第一讲(电磁学基础)
电磁学的基础与应用
电磁学的基础与应用电磁学是现代物理学中的一门重要学科，它涵盖了许多理论和现象。
电磁学起源于对于电荷和电流的研究，随后发展出了电场和磁场的概念。
本文将分别对电磁学的基础和应用进行介绍。
一、电磁学的基础1. 电荷电荷是电磁学研究的基础，它是物质微观电子的属性，是一种标志着物体带电量的物理量。
电荷分为正电和负电两种，它们之间的作用是互相吸引，但是同种电荷会互相排斥。
2. 电流电流是电荷在导体中的流动，通常用单位时间内通过一个横截面的电荷量来表示。
在导体内，电子随着电场的力作用，同时向某一方向流动，这就形成了电流。
电流在电动机、电器中都有广泛应用。
3. 电场电场是描述电荷在空间中对其他电荷作用的力场，是空间中的一种场。
一个带电的粒子在静电场中受到的力与其所带电荷量及场的性质有关。
4. 磁场磁场与电场类似，是描述磁性物质在空间中相互作用的力场，也是空间中的一种场。
通常用磁力线来表示磁场线的分布规律。
二、电磁学的应用1. 高压输电技术高压输电技术是电磁学的一项非常重要的应用，可以解决远距离电力传输的问题。
当电网传输距离增加时，传输功率会受到很大的损耗，而采用高压输电技术可以降低电能损耗。
2. 电磁辐射技术电磁辐射技术是现代通信和信息技术中的一项关键技术，包括电磁波的产生、传输和接收等过程。
在手机通信、雷达探测、卫星通信等领域都有广泛的应用。
3. 磁共振成像技术磁共振成像技术是医学影像学中的一项重要技术，它利用磁场产生的静电力学和磁力学现象，对人体组织进行成像诊断。
它可以显示出人体内部的器官分布、结构、成分等信息，为疾病诊断和治疗提供了有力的帮助。
4. 电磁兼容技术电磁兼容技术可以帮助电子设备和系统在电磁环境中正常工作，同时减少电磁干扰和电磁辐射对其他设备的影响。
在电力系统、汽车电子、空间通信等领域都有广泛的应用。
总结：电磁学的基础包括电荷、电流、电场和磁场等，这些基础理论为电磁学的应用提供了重要的技术支撑。
电磁学基础知识讲课教案
I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定：
任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是
电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺
旋定则的电流作为正、反之为负。
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
3.1.2 电磁感应
1、电磁感应定律
法拉第电磁感应定律：
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
3.2.2 磁饱和性
磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定
程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与
外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向
某一定值。如图。
B
BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；
B0 磁场内不存在磁性物质时的
b
B0
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
O
磁化曲线 H
电动势三者参考方向一致，则
电感的欧姆 定律
u e Ldi dt
注意
在直流电路中，由于电流变化率为零，所以电 感电压等于零，电感元件相当于短路。
3.2铁磁性材料
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
3.2.1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
在1831年英国科学家法拉第发现：，变化的磁场能使闭合的回路产生感应 电动势和感应电流。感应电动势的大小正比于回路内磁通对电流的变化率。
电磁学知识点
电磁学知识点引言：电磁学是物理学领域中的一个重要分支，研究电荷和电流所产生的电场与磁场及它们之间的相互作用。
本文将重点介绍电磁学的基础知识点，包括库仑定律、安培定律、麦克斯韦方程组以及电磁波等内容，以帮助读者更好地理解电磁学的基本原理和应用。
一、库仑定律库仑定律是电磁学的基础之一，描述了两个电荷之间的相互作用力。
根据库仑定律，两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
这一定律可以用以下公式表示：F = k * |q1 * q2| / r^2其中F是两个电荷之间的作用力，q1和q2分别是这两个电荷的电荷量，r是它们之间的距离，k是一个常数，被称为库仑常数。
二、安培定律安培定律是描述电流所产生的磁场的原理。
根据安培定律，通过一段导线的电流所产生的磁场的大小与电流的大小成正比，与导线到磁场点的距离成反比，磁场的方向则由右手螺旋定则确定。
安培定律可以用以下公式表示：B = (μ0 / 4π) * (I / r)其中B是磁场的大小，μ0是真空中的磁导率，约等于4π x 10^-7 T·m/A，I是电流的大小，r是观察点到电流所在导线的距离。
三、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁学的基本方程组，总结了电磁学的基本定律和规律。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别描述了电荷和电流的电场和磁场之间的关系，以及它们的传播规律。
这些方程是：1. 麦克斯韦第一方程（电场高斯定律）：∇·E = ρ / ε02. 麦克斯韦第二方程（磁场高斯定律）：∇·B = 03. 麦克斯韦第三方程（法拉第电磁感应定律）：∇×E = -∂B/∂t4. 麦克斯韦第四方程（安培环路定律）：∇×B = μ0 * J + μ0ε0 *∂E/∂t其中E是电场，B是磁场，ρ是电荷密度，ε0是真空中的介电常数，J是电流密度。
四、电磁波电磁波是由电场和磁场相互作用而形成的一种传播现象。
大一电磁学知识点第一章
大一电磁学知识点第一章第一章电磁学基础知识电磁学是物理学的一个分支，研究电荷与电流所产生的电场和磁场现象以及它们之间的相互作用。
在大一的学习中，我们首先需要了解一些电磁学的基础知识。
本文将为大家介绍第一章中的几个关键知识点。
一、电荷与电场电荷是物质所具有的基本属性之一，分为正电荷和负电荷。
同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引。
电场是电荷周围的一种物理场，具有方向和强度的特点。
我们可以通过电场线来描述电场的性质，电场线由正电荷沿着电场方向指向负电荷。
二、库仑定律库仑定律是描述静电相互作用力的数学关系，它表明两个点电荷之间的力与它们之间的距离成反比，与它们之间的电荷量平方成正比。
库仑定律的公式为：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2其中，F代表两个电荷之间的力，k是比例常数，q1和q2分别代表两个电荷的电荷量，r是两个电荷之间的距离。
三、电场强度电场强度是电场对单位正电荷的作用力大小，用E表示。
在电场中，可以通过电场强度来计算电荷所受的力。
电场强度的计算公式为：E =F / q其中，E表示电场强度，F表示电荷所受的力，q表示电荷量。
四、高斯定理高斯定理是描述电场的一个重要定律，它通过电场线的通量来描述电荷的分布情况。
高斯定理的公式为：∮E·dA = Q / ε0其中，∮E·dA表示电场线在闭合曲面上的通量，Q表示闭合曲面内的电荷量，ε0是真空介电常数。
五、电势差在电磁学中，电势差是描述电场能量转化的一个重要概念。
电势差是指电场中从一点移到另一点所需的功，单位为伏特（V）。
电势差的计算公式为：ΔV = W / q其中，ΔV表示电势差，W表示电场对电荷所做的功，q表示电荷量。
六、电容和电容器电容是描述电路元件存储电荷能力的物理量，单位为法拉（F）。
电容器是一种用于存储电荷的装置，由两个导体之间的绝缘介质隔开。
电容的计算公式为：C = Q / ΔV其中，C表示电容，Q表示存储的电荷量，ΔV表示电势差。
《大学物理课件：电磁学基础》
2பைடு நூலகம்
介绍电势能的概念及其计算方法，以及电势
差对电荷的影响。
3
电场线分布
研究电荷分布形成的静电场，并探讨电场线 的性质与应用。
高斯定律
推导与应用高斯定律，用于研究各种复杂电 场分布情况。
电场的能量与电势
电场能量
探索电场能量的概念和计算方法，以及电荷在电场中的 能量转换。
电势
学习电势的定义，计算方法和在电场中的应用。
3
磁场的产生
学习磁场是如何由电荷和电流产生的，并探 究磁场的性质。
磁感应定律
介绍磁感应定律和法拉第电磁感应定律，并 探究电磁感应的原理。
引入电场和磁场的波动方程
1 麦克斯韦方程组
学习麦克斯韦方程组的基本 形式和意义。
2 电磁波的传播
了解电磁波如何在空间中传 播，并研究其速度和频率。
3 电磁波的偏振
介绍电磁波的偏振类型及其实际应用。
电场中的连续介质边界问题
连续介质的性质
探究连续介质的基本特性和电磁响应。
界面反射和透射
了解电场在介质边界上的反射和透射现象，以及相 关应用。
边界条件
研究电场在介质边界上的表现及其对电磁波传播的 影响。
电容和介质极化
深入了解电容的定义及其与介质极化之间的关系。
磁场的基本规律
1
洛仑兹力
2
了解洛仑兹力的定义及其在电磁场中的应用。
大学物理课件：电磁学基 础
通过这一系列课件，我们将详细介绍电磁学的基本概念和原理，帮助您深入 理解这门令人着迷的学科。
电磁学基础导论
探索电磁学的重要性和应用领域，并了解与电磁学相关的基本概念与定律。
电荷和电场
学习电荷的性质和行为，了解电场的概念及其对电荷的作用。
高中物理必修——电磁学基础篇
高中物理必修——电磁学基础篇电磁学是物理学的一个重要分支，涵盖了电场、磁场及其相互作用的研究。
而在高中物理中，电磁学作为必修内容，也是学生们在物理学习中接触到的第一个抽象和理论性较强的知识点。
本文将围绕高中电磁学基础篇的学习内容进行讲述，深入了解电磁学的基本概念和原理。
1. 电荷与电场在物理学中，电荷是描述物体带电性质的物理量。
带有相同电荷的物体会相互排斥，而带有相反电荷的物体则会相互吸引。
电荷与距离的平方成反比，所以电荷之间的作用力随距离的增加而减小。
电场是描述空间中带电粒子所受的力的物理量。
电场可以描述与电荷的分布和大小有关的物理现象。
对于单个点电荷，其电场强度越远离电荷越小，符合电场强度与距离的平方成反比关系。
而对于其他分布情况的电荷体系，就需要通过高斯定理或积分法来求解电场强度。
2. 电势与电势差电势是描述电场在空间中的分布的物理量。
电势的大小与电荷的大小、位置及周围其他带电粒子的状态都有关系。
在静电场条件下，电势的概念可以用以下公式来表示：V = U / q其中，V 表示电势，U 表示电位能，q 表示电荷量。
电势是标量，单位为伏特（V）。
电势差在电场中也是一个重要的概念。
电势差是指电场力将单位电荷从电势较高的地方移到电势较低的地方所做的功。
在静电场中，电势差可以表示为：ΔV = -∫(E·dl)其中，E 表示电场的大小和方向，dl 表示位移的微元，积分的方向是电荷从电势高处到电势低处的方向。
3. 电路电路是指连接电源、导线和电器的系统。
电路中的电流和电压是电路中的两个重要概念。
电流是指在导体中电子流动引起的物理量。
电流的单位是安培（A），定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量。
在直流电路中，电流阻碍电子流动的阻力主要来自电阻。
而在交流电路中，电流会随着时间的变化而变化。
电压是指单位电荷在电路中运动时所受的电势差。
电压的单位是伏特（V），定义为单位电荷在电场中所受的力。
电压可以通过电阻和电流的关系李进行描述，即：U = R × I其中，U 表示电压，R 表示电阻，I 表示电流。
电磁学的基础知识
电磁学的基础知识电磁学是物理学中的一个重要分支，研究电荷和电磁场之间的相互作用。
从静电学到电动力学，从麦克斯韦方程组到电磁辐射，掌握电磁学的基础知识对于理解电磁现象和应用电磁技术具有关键意义。
一、电荷和电场在电磁学中，最基本的概念是电荷和电场。
电荷是物质的基本属性，可以分为正电荷和负电荷。
正负电荷之间相互吸引，同类电荷之间相互排斥。
电场则是电荷周围所产生的力场，负责传递相互作用力。
二、库仑定律库仑定律描述了电荷之间的相互作用力。
根据库仑定律，电荷对之间的相互作用力与电荷之间的距离成正比，与电荷的大小成正比。
三、电场强度电场强度是电场中单位正电荷所受的力，用E表示。
对于点电荷，电场强度的大小与距离的平方成反比。
由于电荷的性质，电场是以向外的径向方向存在。
四、电势差和电位电势差是指电场中两点之间的电势能差，用V表示。
单位正电荷从一个点移动到另一个点时所做的功，就是电势差。
电势差与电场强度的积成正比。
五、电场线电场线是描述电场空间分布的图形。
电场线以电场强度方向为切线，线的密度表示电场强度的大小。
电场线从正电荷出发，进入负电荷或者无穷远。
六、电荷分布电荷分布可以分为均匀分布和非均匀分布。
对于均匀分布的电荷，可以通过积分来求解电场。
对于非均匀分布的电荷，则需要运用高斯定律或者数值计算来求解。
七、电场能量电场能量是指电荷在电场中所具有的能量。
电场能量与电荷的大小和电势差的平方成正比。
八、电场的叠加原理在多个电荷存在的情况下，各电荷所产生的电场可以叠加。
即总电场等于各电荷所产生的电场之和。
九、电流和电阻电流是指电荷在单位时间内通过导体的数量，用I表示。
电流的方向被约定为正电荷从正极流向负极。
电阻则是导体对电流的阻碍程度。
根据欧姆定律，电流与电压成正比，与电阻成反比。
十、电阻与电导率电阻与电导率成反比，电导率是导体的属性。
电导率越大，电阻越小。
常见的导体包括金属和电解质。
十一、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程。
电磁学基础电场和磁场
电磁学基础电场和磁场电磁学基础：电场和磁场在我们生活的这个世界里，电磁现象无处不在。
从闪电划过天空到手机的通信，从电动机的转动到磁悬浮列车的飞驰，电磁学的应用渗透到了现代科技的方方面面。
而要理解这些神奇的现象，就必须深入研究电场和磁场这两个基本概念。
首先，让我们来聊聊电场。
电场是由电荷产生的一种特殊的物质形态。
当一个电荷存在时，它的周围就会形成电场。
这个电场会对处在其中的其他电荷产生力的作用。
想象一下，电荷就像是一个小小的“力量中心”，不断地向周围空间“发射”出力的影响。
电荷有两种，正电荷和负电荷。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
这种相互作用就是通过电场来实现的。
比如，当我们把两个带同种电荷的小球靠近时，它们会感受到彼此电场的排斥力，从而相互远离。
电场的强度可以用一个叫做电场强度的物理量来描述。
电场强度越大，电荷在其中受到的力就越大。
它的单位是牛顿每库仑（N/C）。
为了形象地表示电场的分布，我们常常使用电场线。
电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线的切线方向则表示电场的方向。
电场的一个重要应用就是电容器。
电容器是由两个彼此靠近但又相互绝缘的导体组成的。
当给电容器充电时，电荷会在两个导体上积累，从而在它们之间形成电场。
电容器在电子电路中有着广泛的应用，比如用于滤波、储能等。
接下来，我们再谈谈磁场。
磁场是由运动的电荷或者电流产生的。
就好像电场是电荷的“专属领域”，磁场则是电流和运动电荷的“舞台”。
磁场也有强弱和方向。
描述磁场强弱和方向的物理量是磁感应强度，单位是特斯拉（T）。
和电场线类似，我们用磁感线来形象地描绘磁场。
磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。
在生活中，我们最常见的磁场应用就是磁铁。
磁铁有北极和南极，同极相斥，异极相吸。
这种磁力就是由磁铁周围的磁场产生的。
电流也会产生磁场。
当电流通过导线时，会在导线周围产生环形的磁场。
这就是著名的奥斯特实验所揭示的现象。
正是基于这个原理，我们有了电动机、变压器等众多与电磁相关的设备。
电磁学基础
应用范围
电磁感应实验中 常见
方向规律
围绕磁场变化
感应电动势
定义
电路中磁场变化 引起的电势差
作用
驱动电动机等
公式
与磁通量变化率 有关
原理
电磁感应的结果
感应法拉第定律
01 描述
电路中感应电动势与磁通量变化率关系
02 重要性
补充法拉第电磁感应定律
03 公式
描述感应电动势大小
总结
电磁感应是电磁学中重要的概念，通过法拉第电 磁感应定律、涡旋电场、感应电动势和感应法拉 第定律的学习，我们可以理解磁场变化对电路产 生的影响，掌握电磁感应的基本原理和公式。在 实际工程中，电磁感应理论被广泛应用于发电机、 变压器等设备中，具有重要意义。
电荷和电场
电荷
物质中基本属性
方向和大小
电场具有
电场
电荷相互作用形 成
磁场和磁感线
磁场
物质中特有性质
方向和大小
磁场具有
磁感线
描述磁场分布情 况
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是电 磁学的基础理论，由 詹 姆 斯 ·克 拉 克 ·麦 克 斯韦提出。它包括四 个方程，描述了电场 和磁场之间的相互作 用以及其产生和变化 规律，被认为是电磁 学的基石。
● 03
第3章 电流和磁场
电流密度
01 电流密度
描述单位面积上的电流量
02 单位
安培/平方米
03 关系
I = ∫J·dA
安培环路定理
描述
穿过闭合回路的磁场总磁 通量等于回路内的总电流
原理
磁场与电流的关系
公式
∮B·dl = μ₀Ienc
洛伦兹力
洛伦兹力描述了带电 粒子在磁场中受到的 力，是带电粒子在磁 场中运动的基础。在 磁场中，带电粒子受 到的洛伦兹力会使其 发生偏转或者做圆周 运动。
物理学电磁学基础(知识点)
物理学电磁学基础（知识点）电磁学是物理学中的重要分支，研究电荷之间的相互作用及其产生的电磁现象。
它与我们日常生活息息相关，如电力、电子设备、无线通信等都离不开电磁学知识。
本文将介绍电磁学的基础知识点，包括电磁场、电磁波以及电磁感应等。
一、电磁场电磁场是一种在空间中存在的物理场，由电荷和电流产生。
电磁场有两个基本特点：电场和磁场。
1. 电场电场是由电荷产生的一种物理场，描述了电荷对其他电荷的作用力。
电场的性质由库仑定律描述，即两个电荷之间的作用力正比于它们的电荷量，反比于它们之间的距离的平方。
电场可以通过电场线表示，它们是沿着电场中的力线方向的连续曲线。
2. 磁场磁场是由电流产生的一种物理场，描述了电流对其他电流的作用力。
磁场的性质由安培定律描述，即通过导线的电流产生的磁场与电流成正比，与距离成反比。
磁场可以通过磁力线表示，它们是沿着磁场中的力线方向的连续曲线。
二、电磁波电磁波是一种由变化的电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
电磁波具有电场和磁场的振荡，并在空间中传播。
根据波长的不同，电磁波可分为不同的类型，如射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波的速度是光速，即30万千米/秒。
电磁波在我们生活中有广泛的应用，如无线通信、广播电视、雷达、医疗影像等。
其中，可见光是我们能够感知的，它的波长范围约为380纳米到760纳米。
三、电磁感应电磁感应是指当导体中的磁场发生变化时，在导体中产生感应电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当导体与磁场相对运动或者磁场的强度发生变化时，在导体中会产生感应电动势。
感应电动势的大小与变化速率有关。
在电磁感应中，也可以根据磁场变化产生的电动势来制造电动机和发电机等设备。
电动机利用电磁感应产生的力来将电能转化为机械能，而发电机则利用机械能转化为电能。
总结电磁学是物理学非常重要的分支，涉及到了电磁场、电磁波以及电磁感应等多个知识点。
了解电磁学的基础知识，有助于我们更好地理解和应用电磁现象。
电磁学的基本知识与基本定律课件
要点二
性质
电磁波具有波动性和粒子性，表现为能量、动量和方向等 特性。
光的电磁理论
01
光是电磁波的一种表现形式，其 传播和辐射都遵循电磁理论。
02
光的电磁理论解释了光的干涉、 衍射、偏振等现象，以及光的吸 收、反射和折射等光学现象。
PART 05
电磁学在生活中的应用
REPORTING
电工技术中的应用
VS
磁场闭合路径
表示磁场中磁力线闭合的路径，磁力线不 会相交也不会中断。
洛伦兹力与带电粒子的运动
洛伦兹力
描述带电粒子在磁场中受到的力，方向垂直 于粒子的速度方向和磁场方向。
带电粒子的运动
在洛伦兹力的作用下，带电粒子将做曲线运 动，其轨迹称为洛伦兹线。
PART 04
麦克斯韦方程组
REPORTING
电动势
电动势是电源内部的一种力，它促使电荷移动并产生电流， 单位是伏特。
磁场与磁感应强度
磁场
磁场是磁力作用的场，存在于磁体和电流周围，磁力作用的方向垂直于磁场传播的方向。
磁感应强度
描述磁场强弱的物理量，单位是特斯拉。
安培环路定律与磁场闭合路径
安培环路定律
表示磁场与电流之间关系的定律，即磁 场对电流的作用力沿闭合路径的线积分 等于穿过该路径所围面积的电流代数和 。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 02
静电场
REPORTING
电场与电场强度
总结词
描述电荷周围空间中的电场分布和强度的物理量。
详细描述
电场是由电荷产生的，电荷在电场中受到力的作用。电场强度是描述电场强弱 的物理量，单位是牛/库或伏/米。
电磁学的基本理论和应用
电磁学的基本理论和应用电磁学是研究电荷与电磁场相互作用的学科，涉及电场、磁场、电磁波等内容。
电磁学理论的发展促进了现代科学技术的进步，广泛应用于工程、通信、医学等领域。
本文将介绍电磁学的基本理论和一些常见应用。
一、电磁学的基本理论1. 库仑定律库仑定律是电磁学的基础之一。
根据库仑定律，两个点电荷之间的电力大小与它们之间的距离平方成反比，与电荷的大小成正比。
这一定律表明了电荷的相互作用与距离和电荷之间的属性有关。
2. 高斯定律高斯定律是研究电场的基本定律之一。
根据高斯定律，电场通过封闭曲面的电通量与该曲面内的电荷量成正比。
这一定律可以帮助我们计算电场分布并解释电场的性质。
3. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起的感应电流。
根据法拉第电磁感应定律，当闭合线圈或导体中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势或感应电流。
该定律为发电机、变压器等电磁设备的工作原理提供了理论基础。
4. 安培定律安培定律是研究磁场的基本定律之一。
根据安培定律，通过闭合电路的磁场强度与该电路上所包围的电流成正比。
这一定律揭示了电流产生的磁场特性，为设计电磁铁、磁共振成像等设备提供了依据。
5. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁学研究的核心方程，由麦克斯韦整理和总结了电磁学的基本理论。
麦克斯韦方程组包括了电场、磁场与它们的相互关系，形成了统一的电磁理论。
这一理论奠定了电磁学的基础，指导了电磁波的研究与应用。
二、电磁学的应用1. 电力工程电磁学在电力工程中的应用广泛。
例如，利用电场的力作用和磁场的感应效应，发明了电动机、发电机、变压器等电力设备，实现了能量的转换和传输。
电磁学的理论指导了电力系统的设计、运行和维护，保障了电力供应的稳定性和可靠性。
2. 通信技术电磁学在通信技术中起着关键作用。
无线通信依赖于电磁波的传播和接收。
通过电磁场的调制和解调，信息可以在远距离传输。
电磁学的原理为无线电、雷达、卫星通信、光纤通信等技术的发展提供了基础。
电磁学课件--第一章
E(r)
i
Ei(r)
i
410r qiri 3(rri)
r为所求点的矢径，ri是第i个电荷的矢径。
42
（2）电荷元
电荷元dq 产生的电场强度为:
dE(r) dq (rr') 3 40 rr'
电场强度是矢量,满足叠加原理，由此很 容易求得带电体在空间的电场强度。
43
19
比例系数K值的确定
K的数值、量纲与单位制的选择有关。
在国际单位制（SI）中,电量单位是库仑（C），距 离单位m，力单位N，
k 1
4 0 0 是物理学中一个基本物理常量，称为真空电容
率或真空介电常量。由实验确定K值为:
k=8.987551787×109Nm2/C2
由此可确定 0的值，
0 =8.854187817×10-12 C2 /(Nm2)
（2）电荷的量子性
实验发现:自然界中，电荷总是以一个基本单元的 整数倍出现。
（3）电荷是物质的基本属性
不存在不依附物质的单独电荷
11
（4） 电子是点电荷
电子电荷集中在半径小于10-18m的小体积内
（5）电荷对称性－反粒子
1931年狄拉克预言反电子－正电子的存在 1932年Anderson发现反电子(e+)。近代高能物理发 现,对于每种带正电荷的基本粒子，必然存在与之对 应的带等量负电荷的另一种基本粒子－反粒子
24
（1）点电荷体系之间的库仑力
设有n个点电荷组成的体系,第j个点对第i
个点电荷的作用力为Fij，rij为它们的距离，
根据叠加原理，qi受到的合力为:
25
（2）各种带电体系对静止点电 荷的作用力
电磁学基础-电容和电感的作用
电容器可以调节电 流和电压，用于电 路的调谐和匹配
过滤直流
电容器可以过滤掉直流电中的交流成分 电容器在直流电路中起到隔直作用 电容器可以防止直流电中的高频干扰 电容器在直流电路中可以提高电源的稳定性
隔断交流
电容器可以隔断交 流电，只允许直流 电通过
电容器在电路中起 到滤波作用，可以 滤除高频噪声
无功补偿的好处：提高电力系统的 稳定性，降低线路损耗，提高设备 利用率
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无功补偿的原理：通过电容和电感 的相互作用，实现无功功率的交换
无功补偿的应用：在电力系统中广 泛应用于输配电线路、变电站、用 户侧等场合
滤波器设计
电容和电感在滤波器设计中的作用：电容提供低通滤波，电感提供高通滤波 滤波器设计的基本原理：利用电容和电感的频率特性，实现对信号的滤波 滤波器设计的关键参数：截止频率、增益、相位等
电容和电感在特定频率下的转换效 率是衡量电路性能的重要指标之一。
通过优化电路设计和参数选择，可 以提高电容和电感在特定频率下的 转换效率。
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转换效率受多种因素影响，包括电 容和电感的参数、电路结构、工作 频率等。
转换效率的提高有助于提高电路的 整体性能和可靠性。
电容和电感在电路中的实际应用
电容器可以储存电 能，用于平滑电压 波动
电容器在电路中起 到耦合作用，可以 传递信号
电感的作用
存储磁场能量
电感器：能够存储磁场能量的电子元件 工作原理：通过电磁感应，将电能转化为磁场能量 应用：在电子电路中，电感器常用于滤波、谐振、耦合等 特点：电感器可以长时间存储磁场能量，并在需要时释放出来
电磁学基础知识
电磁学基础知识教案: 电磁学基础知识引言：电磁学是关于电荷和电流所产生的电磁场的学科，它是物理学中的重要分支之一。
电磁学的基础知识为我们理解和应用电磁现象提供了坚实的理论基础。
本教案将从电荷、电场、磁场、电磁波等方面介绍电磁学的基本知识。
一、电荷的基本性质1.电荷的概念与特性- 介绍电荷的基本概念- 阐述正负电荷的区分与相互作用- 说明电荷量的量子化特性2.库仑定律与电场- 介绍库仑定律及其公式表达- 阐述电场的概念与性质- 解释电场强度与电荷之间的关系二、电场与电势1.电场线与电场强度- 解释电场线的概念与画法- 探究电场强度与电场线的关系 - 讨论电荷分布对电场强度的影响2.电势与电势差- 介绍电势的定义与性质- 阐述电势差的概念与计算方法 - 探究电势差与电场强度的关系三、电场与导体1.导体的电平衡- 解释导体内部电荷的分布- 阐述导体表面电荷的特点- 探究导体内外电场分布的关系2.电场对导体的影响- 说明电场在导体内部的分布特点 - 探究导体周围电场的形成原因 - 阐述导体对外电势的影响四、电流与磁场1.电流的概念与特性- 介绍电流的基本概念与电流定义- 阐述电流与电荷、时间的关系- 讨论不同导体中电流的特点2.磁场的概念与性质- 解释磁场的基本概念与磁感线的表示 - 阐述磁场的特性与基本性质- 探究磁场与电流的相互关系五、电磁感应与电磁波1.电磁感应现象- 介绍电磁感应的基本概念与现象- 阐述法拉第电磁感应定律的原理- 探究电磁感应中的反应规律2.电磁波的基本知识- 解释电磁波的基本概念与特点- 阐述电磁波的传播方式与速度- 探究电磁波的频率与波长的关系结语：电磁学基础知识是掌握电磁现象与技术应用的关键。
通过本教案的学习，相信学生会对电荷、电场、磁场、电磁波等方面的知识有更深的理解。
同时，希望学生能够将这些基础知识与实际应用相结合，培养电磁学的学科素养和创新思维能力。
物理电磁学的基础知识
物理电磁学的基础知识欢迎各位同学来到本节物理课。
今天我们将学习电磁学的基础知识，这是理解电和磁的相互关系以及他们在自然界中的作用的重要一步。
准备好了吗？那么我们就开始吧！一、电磁学简介电磁学是物理学的重要分支，研究电和磁这两种基本物理现象之间的相互关系和规律。
电学研究电荷和电场，磁学研究磁极和磁场，而电磁学则将这两者联系在了一起。
二、电场和电荷1. 电荷的性质电荷是物质的一种基本属性，分为正电荷和负电荷两种。
同名电荷相互排斥，异名电荷相互吸引。
2. 电场的概念和性质电场是由电荷产生的一种物理场。
电荷周围存在电场，电场可以通过场强和场线来描述。
场强表示单位正电荷所受的力大小，场线则是表示电场方向的线条。
3. 库仑定律库仑定律描述了电荷之间的相互作用。
根据该定律，两个电荷之间的电力与它们之间的距离成反比，与它们之间的电荷量成正比。
三、磁场和磁力1. 磁极的性质磁极是产生磁场的物体，分为南极和北极两种。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
2. 磁场的概念和性质磁场是由磁极产生的一种物理场。
磁场可以通过磁感应强度和磁力线来描述。
磁感应强度表示单位磁极所受的力大小，磁力线则是表示磁场方向的线条。
3. 洛伦兹力定律洛伦兹力定律描述了带电粒子在磁场中受到的力。
根据该定律，带电粒子在磁场中的运动轨迹会发生改变，并受到一个垂直于速度和磁场方向的力。
四、电磁感应和法拉第定律1. 电磁感应现象电磁感应是指导体中的电流变化或磁场发生变化时产生的电动势现象。
2. 法拉第定律法拉第定律描述了电磁感应中电动势和磁通量的关系。
根据该定律，当闭合线圈中的磁通量发生变化时，会在线圈中产生感应电动势。
五、电磁波1. 电磁波的概念和产生电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
2. 电磁波的特性电磁波具有传播速度快、无需介质传播等特点。
根据波长，电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同类别。
电磁学的基本知识与基本定律ppt课件
LＨdｌik
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8
H • d lIi (I2 I3 )
计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电
流取正号，反之取负号。
I1 I2
I4
I3 H
l
编辑版pppt
9
若闭合磁力线是由N 匝线圈电流产生，而 且沿闭合磁力线上 H 处处相等,则上式变 为:
HLNi
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10
1.2.2 磁生电的基本定律—法拉第电磁感应定律
编辑版pppt
31
磁滞损耗
p hfVHd C h B fB m nV
涡流损耗
pe Ce2f2Bm 2V
铁耗
铁磁材料的涡流现象
pFephpe(C hfBm nC e2f2Bm 2)V
C Fef1.3Bm 2G
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注意 频率 f 32
例题: 有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为 15cm，铁心材料为铸钢。 要得到 0.9T 的磁感应强度， 求：
总磁通势为 N H 0 I H 1 l 1 1 4 3 4 0 10 0 7 A
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35
通过上述例题，可以得出如下结论：
(1) 如果要得到相等的磁感应强 度，采用高磁导率的铁心材料，可 使线圈的用铜量大大降低。
(2) 如果线圈中通有同样大小的
励磁电流，要得到相等的磁通，采
用磁导率高的铁心材料，可使铁心
38
比空心线圈的磁通哪个大？为什么？
编辑版pppt
6
1.2 基本电磁 （electromagnetic）定律
电生磁的基本定律——安培环路定律 磁生电的基本定律——法拉第电磁感应定律 电磁力定律 磁路的欧姆定律
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无旋场 A 0
性质
( A) 0
(4) 亥姆霍兹定理 内容：位于空间有限区域内的矢量场，当它的散度，
旋度以及它在区域边界上的场分布给定之后，该
矢量场就被唯一确定；对于无限大空间，如果矢
量在无限远处减少至零则该矢量由其散度和旋度
唯一确定。
有源无旋场：矢量场在某些区域
A
但0 在某个位置
0 2
z
单位矢量
r
r
r
e
e
ez
(2) 单位矢量之间的关系
er er erz
er erz er
erz
r e
r e
(3) 矢量表示式
r A
r e
A
r e
A
r ez
Az
(4) 微分长度
r dl
erd
er d
erzdz
(5) 微分面积
r dS
r e
d
dz
r dS
erd dz
r dSz
定义：若矢量场 A分布于空间中，在空间中存在任意 曲面 上S。定义 在A曲 面上的积分为通量。
sA dS
曲面 S的方向
开表面： 作一封闭线圈，选定绕行方向后，沿绕行 方向按右手螺旋法则，拇指方向为开表面方向
闭合面：外法线方向
矢量场的散度
定义：场空间 A中的任意点M处作一个封闭面，所围
体积为 ，V 则定义 在A M点处的散度为 ：
(3) 矢量场的环流、旋度
矢量场的环流
定义：在场矢量 A的空间中，取一有向闭合曲线 l
则场矢量 沿A曲 线的线积分，称为环量。
l A dl
矢量场的旋度
环量强度：在场矢量 A的空间中，围绕空间某点取一
曲面 ，S面元的法向方向 ，其n边界曲线 ，则定
义极l 限值
lim l A dl
S 0 S
为环量强度。
rr
r divA
lim
Ñs A dS
物理意义：
V 0 V
散度表征了矢量场通量源的分布特性
散度值表征空间中通量源的密度
散度是一个标量
散度是空间坐标的函数
计算
divA
A
Ax
Ay
Az
x y z
散度定理 AdV A dS
v
s
体积分和面积分之间的转化
无源场
A 0
有源场
A 0
源密度
(3) 矢量表示式
A Axex Ayey Azez
(4) 微分长度
dl dxex dyey dzez
(5) 微分面积
dSx exdydz
dS y eydxdz
dSz ezdxdy
(6) 微分体积
dV dxdydz
1.1.2 圆柱坐标系
(1) 基本物理量
坐标 0
第一讲 矢量分析与场量基础
1.1 常用坐标系
1.1.1 直角坐标系
(1) 基本物理量
坐标
x
y
z
单位矢量 ex
ey
ez
(2) 单位矢量之间的关系
ex
ex
ey
ey
ez
ez
1
ex ey ey ez ez ex 0
ex ey ez ey ez ex ez ex ey
(1) 标量场的梯度
定义：标量场 u 在某点的梯度是一个矢量，其方向 为 u 增加最大的方向，即等值面法线方向；其大 小等于 u 在该方向上的增加率，即最大增加率。
物理意义：标量的梯度表示了标量 u 增加率的最大 值及方向。
计算公式
grad
ex
x
ey
y
ez
z
性质
0
(2) 矢量场的通量、散度 矢量场的通量
程组成了矢量场的基本积分方程。
谢谢 敬请批评指正
旋度：是一个矢量，模值是环量强度的最大值，方
向是最大环量强度的方向。
rotA
n[
lim
S 0
A dl
l
S
]max
物理意义 旋度是矢量，是空间位置的函数 旋度表征漩涡源密度
计算
ex ey ez
rotA A
x y z
Ax Ay Az
斯托克斯定理
s( A) dS l A dl
面积分和线积分之间的转化
r dl
err dr
er rd
err
sin d
(4) 微分面积
r dSrr dSv dS
errr2 sin d d
er r sin drd
Hale Waihona Puke r erdrd(5) 微分体积
dV r2 sin drd d
1.1.4 三类坐标系之间的关系
1.2.1 标量场与矢量场 (1) 标量与矢量
标量：只有大小，没有方向的物理量（如：温度， 高度等）
矢量：既有大小，又有方向的物理量（如：电场强 度，磁场强度）
(2) 矢量的表示方法
A
A eA
(3) 场的概念
如果在某一空间区域内的每一点，都对应着某个 物理量的一个确定的值，则称在此区域内确定了该物 理量的一个场。如：教室中温度的分布确定了一个温 度场，在空间电位的分布确定了一个电位场。
(4) 场的分类
电磁学基础 第一讲
八木天线
喇叭天线 车载GPS组合天线
电磁散射
电磁辐射
电磁场与电磁波
电磁干扰
电磁兼容
先修课程
电磁学基础
高等数学
大学物理 (电磁学)
矢量分析 与场论
课程考核方法
N+2课程考核 期末成绩60%——闭卷考试 平时成绩40%。 课堂笔记（5分）——两次检查； 报告（10分）——主题：自定 上交日期：11周 测验（20分）——两次测验，每次10分 课堂点名（5分）——两次点名。
erz d d
(6) 微分体积
dV d ddz
1.1.3 球面坐标系
(1) 基本物理量
坐标 0 r
0
0 2
单位矢量
er
e
e
(2) 单位矢量之间的关系
r er
er
er
er
er
r er
er err er
(3) 矢量表示式
A er Ar e A e A
(3) 微分长度
k Az ez
矢量与标量相乘，只改变大小，不改 变方向
矢量与矢量的点乘
A B A B cos AB Ax Bx Ay By Az Bz
AB B A
说明： 1、两个矢量的标量积或点积，是一个标 量 。 2、ΘAB是A、B之间较小的夹角，小于Π弧度。 3、其结果表示一个矢量的模和另一个矢量在该 矢量方向上的投影和乘积。
矢量与矢量的叉乘
A
B
en
AB
s
in
AB
ex Ax
ey Ay
ez Az
Bx By Bz A B B A
说明：
1、两个矢量的矢量积，仍是一个矢量，其方向：
垂直于包含A、B平面，用右手定则判断。
右手定则：当右手四个手指从A和B旋转Θ角时
大拇指所指方向。
2、Θ是A、B之间较小的夹角。
1.2.3 场论基础
或者整个空间
A 0
根据 0
可令矢量场
r
A
无源有旋场：矢量场在某些区域
A
但 0在某个位置
或者整个空间
A 0
根据
( A) 0
可令矢量场
r
r
F A
注：矢量场=有源无旋场+无源有旋场
意义：由亥姆霍兹定理可知，对矢量场的研究应从
散度和旋度两方面进行。散度方程和旋度方程组
成了矢量场的基本微分方程，通量方程和环流方
从与时间的关系：静态场、动态场 从函数来看： 标量场 矢量场
1.2.2 矢量的运算 (1) 矢量的加法 平行四边形法则
AB C
减法为对应矢量的反方向
(2) 矢量的乘法
A
Axex
Ay e y
Az ez
B
Bxex
Byey
Bz ez
矢量与标量的乘法
kA
kAxex
k Ay e y