《电磁学》第0章 第0.1节 绪论(1学时)
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电磁学 绪论
2 电磁学发展简史
1、人类对于电磁现象表面性质的认识： （1） 公元前585年，希腊哲学家泰勒斯已记载了用木块摩擦过的琥珀 琥珀吸引碎草等轻 琥珀 小物体，以及天然磁矿石吸引铁的现象。摩擦过的煤玉；磁石可以吸引一串铁片、具有 磁极、相同磁极相排斥、弱磁可被强磁改变磁极、磁石制成罗盘 罗盘用于航海。这一相当长 罗盘 时间琥珀与磁石的性质被看成是其固有的性质。 （2）春秋战国时期（公元前770—221年），已有“山上有慈石者，其下有铜金”， 山上有慈石者， 山上有慈石者 其下有铜金” 慈石名铁，或引之也” 司南勺。在北宋时， “慈石名铁，或引之也”等磁石吸铁的记载。东汉已有指南针的前身司南勺 司南勺 已有利用地磁场进行人工磁化制作指南鱼或用磁石磨针制作指南针 指南针，并用于航海；西汉 指南针 末年已有“瑇瑁吸鍩 瑇瑁吸鍩”的记载，以及“元始中 元始中……矛端生火 矛端生火”，晋朝“今人梳头，解着 今人梳头， 瑇瑁吸鍩 元始中 矛端生火 今人梳头 衣， 有随梳解结，有光者，亦有咤声”。 有随梳解结，有光者，亦有咤声 2、人类对于电磁现象本质的认识： （1）1600年，英国的吉尔伯特 吉尔伯特的《磁石论 磁石论》对于磁石的各种基本性质作了系统的定 吉尔伯特 磁石论 性描述。把经摩擦的琥珀等能吸引轻小物体的性质称为“电的 电的”（electric)。他制作了 电的 第 一只验电器 验电器。大约在1660年马得堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机 摩擦起电机。在静电实验研究 验电器 摩擦起电机 中起着重要作用，直到十九世纪霍耳兹 特普勒 霍耳兹和特普勒 感应起电机后才被取代。 霍耳兹 特普勒分别发明感应起电机 感应起电机
电磁学电子教案
绪论
1 电磁学研究的对象 2 电磁学发展简史 3 电磁学的内容及结构 4 电磁学课程的地位和作用
第01章——电磁学概论
互感系数的大小，决定于两个线圈的匝数、几何形状、相 对位置以及周围介质等因素。其大小反应了一个线圈在另外一 个线圈中产生互感电势的能力。 （三）线圈的极性 对于互感电压，因产生该电压的电流在另一线圈上，因此 ，要确定其符号，就必须知道两个线圈的绕向。这在电路分析 中显得很不方便。为解决这个问题引入同名端的概念。 当两个电流分别从两个线圈的对应端同时流入或流出，若 产生的磁通相互加强时，则这两个对应端子称为互感线圈的同 名端。
F12 =
4Π ∫l1 ∫l2
μ0
I 2 dl2 * ( I1dl1 * er ) 2 r 12
µ0——真空中的磁导率，其值为4π*10-7H/m; r12——两个电流元之间的距离； er——单位矢量。
二、磁感应强度 根据电磁场观点，两个电流回路之间的作用力实质上是 通过“磁场”来间接作用的磁场力，用毕萨定律描述磁感应 强度如下式： μ0 Idl 1 * e r B1 = r2 4π ∫l1 B——磁感应强度，单位为特斯拉（T）。 载流导体周围存在着磁场，即电流产生磁场为电流的 磁效应。 通电导线（或线圈）周围磁场（磁力线）的方向，可 以用右手定则来判断。 通电导线在磁场中受力的方向，可以应用左手定则来 确定。
体物质和真空中。
∂D ∂t ——位移电流密度，存在于磁场随时间变化的任何实
八、自感与互感 在实际电路中，磁场的变化常常是由于电流的变化引起的。 因此，把感应电动势直接和电流的变化联系起来具有重要的 实际意义。互感和自感现象的研究就是找出这方面的规律。 （一）自感 由于线圈自身电流的变化而引起线圈内产生电磁感应的 现象，叫做自感现象。由自感现象而产生感应电动势叫做感 应电动势。 线圈自感系数的大小，决定与线圈本身的结构（如匝数 、几何形状、尺寸）和周围介质的导磁系数。 （二）互感 两临近线圈之间的电磁感应现象称为互感现象。
《电磁学通论》课件_第1章
p
2
ö ø÷
Er
æ èç
r,p
2
ö ø÷
=
0
Eq
æ èç
r,
p
2
ö ø÷
=
2 E1q
=
2
E 1
sin
a
=
2ke
q r+ 2
×
l2 r+
»
ke
p r3
µ r -3,
p
æ E èç
r,p
2
ö ø÷
:
Er
=
0,
Eq
=
ke
p r3
P(r,q )
( ) ì
ïï Er
r,q
=
ke
2
p cosq
r3
,
( ) í
î
2
■ 静电场环路定理 ■ 静电场的势函数——电势 U(r) ■ 基元电势场 电势叠加原理 ■ 球对称的电势场 ■ 电偶极子的电势场 ■ 由电势场 U(r) 导出场强 E(r) ■ 电偶极子的场强公式由其电势场导出 ■ 讨论——无源空间电势分布无极值
a
b
E1(r)
ò ò (l)
b
a E1
×
dl
=
U ( p) = U1( p) +U2 ( p) +U3( p) ,
ì ïr ³ R3 ,
ï
ï ï
R2
£
r
£
R3
,
ï
í
ï ï
R1
£
r
£
R2
,
ï
îïïr £ R1 ,
U
(
r
)
=
ke
《电磁学》静电现象电场强度(学时)精讲幻灯片课件
2020/6/13
第1页
[带正电荷]
华侨大学《电磁学》课程研究组
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.1 两种电荷
[带负电荷]
《电磁学》第一章 静电场
毛皮摩擦橡胶棒
橡胶棒的原子核吸附性较强，所以容易从毛皮上得到电 子，所以呈负电。
2020/6/13
第2页
华侨大学《电磁学》课程研究组
§1.1 静电的基本现象和基本规律
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.3 导体、绝缘体和半导体
《电磁学》第一章 静电场
2020/6/13
第8页
华侨大学《电磁学》课程研究组
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.4 物质的电结构
《电磁学》第一章 静电场
原子结构
电荷为+(2/3)e 电荷为-(1/3)e
[带正电荷] 两个上夸克、一个下夸克
华侨大学《电磁学》课程研究组
§1.1 静电的基本现象和基本规律
《电磁学》第一章 静电场
1.1.5 库仑定律
r F12
k
q1q2 r122
r e12
k4108.9真9空介10 电9常N 数m 2/C2 0 8 .8 5 1 0 1 2 C 2/(N m 2 )
q1
q2
r r2 1
r r 2 1 ：从电荷2指向电荷1
r
L qlEsin
r ql
r E
pr Er
r l
和
r p
的方向由负电荷指向正电荷。
电场力使θ减小，即电偶极矩
pr
平行于
r E
2020/6/13
第26页
华侨大学《电磁学》课程研究组
电磁学概述
8
把电装起来 1746年，莱顿大学教授缪森布鲁克发明了一种存贮静电的瓶 子，这就是后来很有名的“莱顿瓶”。 缪森布鲁克本来想像往瓶子里装水那样把电装进瓶子里，他 首先在瓶子里灌上水，然后用 一根金属丝把摩擦玻璃棒连到 水里。结果他被重重地“电击” 了一下，据说事后他这样说： “就算是国王命令，我也不想 再做这种可怕的实验了”。
9
防止被雷击 1748 年富兰克林按英国人沃尔的观念设计了避雷针。 牢记：雷雨天气室外防雷击的原则： 不要顶天立地，尽量降低自己； 不要霸占地盘，人体与地面的接触面要尽量 缩小以防止因“跨步电压”造成伤害； 不要靠近导体、孤立大树和无避雷装置的高 大建筑体； 不要手持金属物体高举头顶； 不要露天洗浴，因水导电好，易遭雷击。
普通物理
1
电磁学概述
（1课时）
一、电磁学发展综述
公元前 600 年，古 希腊学者泰勒斯第 一次记载电磁现象 1820年，丹麦学 者奥斯特发现电 流对磁针的作用 1831年，英国物 理学家法拉第发 现电磁感应现象
2
1865年，英国物 理学麦克斯韦提 出电磁场理论
1905年爱因斯坦 建立狭义相对论
3
11
电池的诞生 通过用各种金属进行实验，意大利帕维亚大学教授伏打证明 了锌，铅，锡，铁，铜，银，金，石墨这个系列中的两种金 属相互接触时，系列中排在前面的金属带正电，排在后面的 金属带负电。他把铜和锌做为两个电极置于稀硫酸中，从而 发明了伏打电池。电压的单位“伏特”就是以他的名字命名 的。
二、学习电磁学的重要性
电磁理论的研究是自然科学中的重要组成部分 电能是应用最广泛的能源 电磁波是最重要的信息传递媒介 电磁理论是工程技术各领域的重要支撑
第一讲 电磁学绪论课件
允许电荷通过的物体叫导体，不允许电荷通过的物体叫绝
缘体或电介质。导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫半导 体。 物体具有不同的导电性，这可用物质的微观结构解释： 金属之所以导电，是因为内部存在许多自由电子，它们可以摆 脱原子核的束缚而自由地在金属内部运动；酸、碱、盐的水溶 液（电解液）之所以导电，是因为内部存在许多能作宏观运动 的正、负离子；反之，在绝缘体内部，由于电子受到原子核的 束缚，基本上没有自由电子，因而呈绝缘性质；在半导体中导 电的粒子（叫做载流子），除带负电的电子外，还有带正电的 “空穴”。
四、电荷的量子性
在自然界中，任何带电体的电荷量值总是以某 一基本单元的整数倍出现，这个基本单元就是一 个质子或一个电子所带电量的绝对值e。 迄今我们所能测定的一切带电粒子的电荷， 都准确地等于这个数值或其整数倍。 在基本粒子的夸克模型中，夸克被认为带有 分数电荷，但未被实验发现。 e=1.602×10-19c（取其绝对值）
解答。
２、静磁场
1820年7月丹麦科学家奥斯特(Oersted)发现电流 的磁效应。
同年10月，法国科学家毕奥、萨伐尔(Biot-Savart) 定量地给出电流元激发磁场的计算。
3、时变的磁场
1831年法拉第(Faraday)发现电磁感应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ象，它是发电 机的依据，表明不但电荷激发电场，而且变化的磁场 亦激发电场。
5．张玉民等. 《电磁学》
科学出版社 （科大）
6．梁灿彬 秦光戎.《电磁学》 人民教育出版社（北师大）
绪
相互作用的规律，概括为：
论
一、电磁学的研究对象及研究方法
1．研究对象：电荷、电流激发的场及其与物质
charge
运动电荷形成电流
current
第1章 电磁学的基本知识与基本定律4
d d e N dt dt
(1-9)
N为线圈的匝数， 为穿过线圈的磁通。e的 方向从低电位指向高电位。
注意，只有线圈的磁通与电势符合右手螺旋关系，上式才 取负号。
1 如果假定电压和电流的正方向如图 所示，由右手螺旋关系可确定磁通 的正方向。
两次右手螺旋规则确 定感应电动势的正方 向
H 与 B 的区别 ① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
磁势：
磁链：
F Ni
N
1.3 基本电磁定律
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
1.3.1 电生磁的基本定律——安培环路定律
1.注意共性问题 电机种类繁多，各具特性，但就其内部 电磁关系耦合过程和机电能量转换关系，仍 有其内在联系。他们的基本工作原理都是建 立在电磁感应定律和电磁力定律基础上的； 他们的能量转换都是以磁场为媒介，其电磁 关系可抽象为电路参数，得出基本方程式和 等值电路，这是共性方面。
2.注意课程主线
Φ B S
图1.1 磁力线与电流之间的右螺旋关系
磁感应强度B与产生它的电流之间的关系用 毕奥—萨伐尔定律描述，磁力线的方向与电流的 方向满足右手螺旋关系，如图1.1_1所示。
图1.1_1 磁力线与电流的右手螺旋关系
1.2.2 磁感应通量(或磁通)
穿过某一截面面的磁感应强度B的通量， 即穿过截面S的磁力线根数称为磁感应通量， 简称磁通。用表示。即
的方向。
图1.2 磁通与其感应电势的正方向假定
2已知磁通的正方向，由右手螺旋关 系可确定感应电动势的正方向（感应 电动势e1所产生的电流分量与图中电 流i1的方向相同）。可知此时电动势 e1在A点为低电位、X点为高电位（ e1 的方向从低电位指向高电位）所以电 动势e1的正方向如图所示。
(1-9)
N为线圈的匝数， 为穿过线圈的磁通。e的 方向从低电位指向高电位。
注意，只有线圈的磁通与电势符合右手螺旋关系，上式才 取负号。
1 如果假定电压和电流的正方向如图 所示，由右手螺旋关系可确定磁通 的正方向。
两次右手螺旋规则确 定感应电动势的正方 向
H 与 B 的区别 ① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
磁势：
磁链：
F Ni
N
1.3 基本电磁定律
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
1.3.1 电生磁的基本定律——安培环路定律
1.注意共性问题 电机种类繁多，各具特性，但就其内部 电磁关系耦合过程和机电能量转换关系，仍 有其内在联系。他们的基本工作原理都是建 立在电磁感应定律和电磁力定律基础上的； 他们的能量转换都是以磁场为媒介，其电磁 关系可抽象为电路参数，得出基本方程式和 等值电路，这是共性方面。
2.注意课程主线
Φ B S
图1.1 磁力线与电流之间的右螺旋关系
磁感应强度B与产生它的电流之间的关系用 毕奥—萨伐尔定律描述，磁力线的方向与电流的 方向满足右手螺旋关系，如图1.1_1所示。
图1.1_1 磁力线与电流的右手螺旋关系
1.2.2 磁感应通量(或磁通)
穿过某一截面面的磁感应强度B的通量， 即穿过截面S的磁力线根数称为磁感应通量， 简称磁通。用表示。即
的方向。
图1.2 磁通与其感应电势的正方向假定
2已知磁通的正方向，由右手螺旋关 系可确定感应电动势的正方向（感应 电动势e1所产生的电流分量与图中电 流i1的方向相同）。可知此时电动势 e1在A点为低电位、X点为高电位（ e1 的方向从低电位指向高电位）所以电 动势e1的正方向如图所示。
绪论1
lg lc Fm Φ Φ ΦRmc Rmg μSc μ0 Sc
（1-10）
上式说明，磁路的磁动势Fm等于磁通与铁心磁阻Rmc和气隙 磁阻Rmg串联值的乘积，这与串联电路的分析相似。由于铁心的导 磁率远远大于气隙的导磁率，即0，RmcRmg，因此，由磁动 势Fm产生的磁通 或磁通强度B主要就取决于气隙的性质，即
统，以进一步提高生产效率。
12
三、本课程的性质、任务和要求 本课程是自动化专业、电气工程及其自动化等相关专业的一
门专业基础课，其任务是使学生掌握电机的基本结构、工作原理
和性能参数，电力拖动系统的各种运行方式、动静态性能分析以 及电机的选择和实验方法，为进一步学习“电力电子技术”、 “电力拖动控制系统”、“PLC控制系统”等课程准备必要的基 础知识。学习本课程必须具备“电路原理”或“电工基础”课程
状复杂的磁路分段处理，简化成若干个几何形状规则的简单磁 路的组合。
25
三、电磁感应定律 1. 电磁感应定律 1831年，法拉第通过实验发现了电磁学中最重要的 规律——电磁感应定律，揭示了磁通与电压之间存在如 下关系： 1）如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将 在线圈中感应出电动势； 2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即
图1-1 载电导体产生的磁场
如果载流导体是匝数为 N的线圈（如图 1-2 ），则上式可表 示为
Ni H l
（1-2）
16
2. 磁通密度 通常把穿过某一截面S 的磁力线根数被称为磁感应强度， 用磁通 来表示。在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为 磁通密度B，且有
Φ B S
（1-3）
3. B-H 曲线 磁场强度H与磁通密度B存在一定的关系，在真空中它们成 正比关系，即
电磁学-第一章
(4) 库仑定律是实验定律，是静电学的基础
库仑定律的距离平方反比律精度非常之高
若
F
1 r 2
，则实验测出： 2 1016
(5) 库仑定律的适用范围
库仑定律只适用于静止点电荷 库仑定律在10-17-107范围均适用。
(6) 库仑定律的精确度：
F
1 r (2 )
31016
§2 电场和电场强度
一、电场 库仑定律给出了两点电荷之间的相互作用力，
在国际单位制（SI）中，基本单位有：长度单位 （米）、质量单位（千克）、时间单位（秒） 、电流单位 （安培）、温度单位（开）、物质的量单位 （摩尔）、发 光强度单位（坎德拉）7个。电磁学中单位制采用MKSA制。
依据物理公式导出的其它物理量的单位称为导出单位， 例如：
(1) 电量的单位—依据 q I t导出为 1库仑 1安培 秒
一、对自然界中电磁现象的观察和认识；（定性研究） 二、库仑实验定律（电荷相互作用的定量研究）； 三、科学家伏打等人发现电流并制成伏打电堆 （从
静电的研究进入到研究动电的新阶段）； 四、奥斯特实验和法拉第电磁感应定律； （揭示了
电和磁的相互联系） 五、麦克斯韦电磁理论和电磁波（电磁理论的统一）。
内 容：
(2) 电荷q0的尺度应尽可能小，以致精确定位于 场点处。
2、场强
场内任一确定点，试探电荷q0所受的电力与q0的大小 有关，即电力由电场与试探电荷q0双方共同决定，反映了 两方面因素，用此力描述场不能确切地反映场本身的属性。
据库仑定律，此电力与q0成正比，说明
仅由电场单方面属性决定。
F q0
定义电场强度 E 为:
q
Q r
r
讨论
1) 球对称 2)场强方向：正电荷受力方向
电磁学 第三版 课件
正
玻 璃
云 母
毛 皮
丝 绸
纸
棉 布
木 材 常
硫 磺
橡 胶
硬 橡 胶
负
摩擦带电系列
第一章 静电学的基本规律
9
第一章 静电学的基本规律
1
电磁学
物理理论的分类 海 山
1-1 物质的电结构 电荷守恒定律
学 无 涯 苦 作 舟
书 有 路 勤 为 径
经典力学（牛顿力学） 经典统计力学 经典电磁理论 相对论
经典物理
趣
近代物理
巧
量子力学
二十世纪前的物理成就称为经典理学。
第一章 静电学的基本规律
7
电磁学
1-1 物质的电结构 电荷守恒定律
确切地讲， 确切地讲，在室温下表面光滑的玻璃经丝绸摩擦后 所带的电才是正电。 所带的电才是正电。
玻璃棒
硬橡胶棒
电子移动 带正电
-
-
丝 绸 带 负 电
丝 绸 带 正 电
-
电子移动 带负电
-
第一章 静电学的基本规律
8
电磁学
1-1 物质的电结构 电荷守恒定律
第一章 静电学的基本规律
4
电磁学
1-1 物质的电结构 电荷守恒定律 麦克斯韦电磁理论的重大意义， 麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支
配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、 配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、 电路、电磁波等等) 电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个 理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。 理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。 和电磁学密切相关的是经典电动力学 两者在内容 和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容 经典电动力学 上并没有原则的区别。一般说来， 上并没有原则的区别。一般说来，电磁学偏重于电磁现象 的实验研究， 的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基 本规律；经典电动力学则偏重于理论方面， 本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦 方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布， 方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激 辐射和传播， 发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电 磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。 磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。
电磁学第一章总结
电磁学第一章总结电磁学是物理学的一个重要分支，研究电荷、电流、电磁场等电磁现象及其相互作用规律。
本文对电磁学第一章的内容进行总结，介绍了电磁现象基本概念、电场和电势、电荷和电场的相互作用等。
一、电磁现象基本概念电荷是电磁现象的基本概念，它是物质所具有的基本性质之一。
电荷有正负之分，同性相斥，异性相吸。
带有相同符号的电荷之间存在排斥力，带有相反符号的电荷之间存在吸引力。
电流是电荷在导体中的运动形式，可以是正电荷、负电荷或者是带电粒子。
电流可以通过导体中的自由电子产生，也可以通过电离产生。
电磁场是电荷周围存在的一种场，可以产生电、磁、光等现象。
电场和磁场是电磁场的两个基本概念，它们是相互独立的。
二、电场和电势电场是指在某一点处的电荷所产生的感应力。
在电场中，电荷会受到电场的力作用，力的大小和方向与电荷的电量和电场强度有关。
电场强度E是描述电场强弱的物理量，它表示单位正电荷在电场中受到的作用力的大小。
电场强度是一个矢量量，方向是电场力的方向。
电势是描述电场对电荷的影响程度的物理量，它是一个标量量，表示单位正电荷从无穷远处到该位置所需要克服的电场力所做的功。
电势是电场的一种统计量，它可以用于计算电场中带电粒子的运动情况。
三、电荷和电场的相互作用电荷和电场之间存在相互作用的关系，电荷受到电场力的作用，而电场则是由周围的电荷产生的。
库仑定律是描述电荷和电场相互作用的基本定律。
库仑定律规定，同种电荷之间的相互作用力为斥力，大小为F=kq1q2/r^2；异种电荷之间的相互作用力为吸引力，大小也是F=kq1q2/r^2。
其中，q1和q2是电荷量，r是两个电荷之间的距离，k是库仑常数。
电场中的电荷受到的力可以通过电场力线来表示。
电场力线是表示电场强度和方向的一种图形表示法，是从正电荷向负电荷的方向作出的连续曲线，线的方向与电场强度方向相同。
电荷和电场的相互作用是电磁学中的基本问题之一。
了解电荷和电场之间的相互作用规律，可以更好地理解电磁现象，并且在电路设计和电子器件制造等领域中有着广泛的应用。
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。
《电磁学》PPT课件
新型电磁材料与技术
超构材料、拓扑电磁学、量子电磁学等
电磁学与其它学科的交叉融合
电磁生物学、电磁化学、电磁信息学等
电磁学在高新技术领域的应用
5G/6G通信、太空探测、新能源技术等
未来电磁学技术发展趋势展望
高性能计算与仿真技术、智能电磁感知与 调控技术等
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正弦交流电路基本概念
1
正弦交流电路是指电流和电压随时间按正弦规律 变化的电路。正弦交流电具有周期性、连续性和 可叠加性等特点。
2
正弦交流电的基本参数包括振幅、频率、相位和 初相位等，这些参数决定了正弦交流电的性质和 特征。
3
正弦交流电路的分析方法包括时域分析法和频域 分析法，其中频域分析法在复杂交流电路分析中 具有重要意义。
处于静电平衡状态的导体，其内部电场被屏蔽，使得外部电场无法对 导体内部产生影响。
电介质极化现象及机理
1 2 3
电介质极化
电介质在静电场作用下，其内部正负电荷中心发 生相对位移，形成电偶极子，这种现象称为电介 质极化。
极化机理
电介质极化的机理包括电子极化、原子极化和取 向极化等。不同电介质在静电场中的极化程度不 同，这与其内部结构有关。
超导材料在电磁领域应用前景
01
超导材料的基本特 性
零电阻、完全抗磁性
02
超导材料在电磁领 域的应用
超导磁体、超导电缆、超导电机 等
03
超导材料应用前景 展望
高温超导材料、超导电子学器件 等
太赫兹技术发展现状和挑战
太赫兹技术的概念和特点
介于微波和红外之间的电磁波
太赫兹技术发展现状
太赫兹源、太赫兹探测器、太赫兹波谱仪等
《电磁学》静电现象电场强度(学时)精讲
《电磁学》第一章 静电场
《电磁学》第一章 静电场 （8学时）
林志立
华侨大学信息科学与工程学院 电子科学与技术系 Email：zllin@
QQ群：200310752
《电磁学》第一章 静电场
内容概要
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
静电的基本现象和基本规律（1学时） 电场 电场强度（1学时） 高斯定理（2学时） 电势及其梯度（2学时） 带电体系的静电能（2学时）
[带正电荷] 两个上夸克、一个下夸克 [电中性] [带负电荷] 一个上夸克、两个下夸克 电荷为-e
2018/10/29
第10页
华侨大学《电磁学》课程研究组
《电磁学》第一章 静电场
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.4 物质的电结构
在金属导体里，原子中的最外层电子（价电子）可以摆脱原子的束 缚，在整个导体中自由运动．这类电子叫做自由电子． 在电解液中，自由电荷不是电子，而是溶解在其中的酸、碱、盐等 溶质分子离解成的正、负离子． 在电离的气体（如日光灯中的汞蒸气）中，自由电荷也是正气体离 子和电子． 在绝缘体中，绝大部分电荷都只能在…个原子或分子的范围内做微 小的位移，这种电荷叫做束缚电荷. 在半导体中导电的粒子, 叫做载流子.当半导体中多数载流子是电子 时，称为n型半导体；当多数载流子是“空穴”时，称为p型半导体.
头发带电的效果
同种电荷互相排斥；异种电荷互相吸引。
2018/10/29 第4 页 华侨大学《电磁学》课程研究组
《电磁学》第一章 静电场
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.1 两种电荷
静电计
2018/10/29
第5 页
华侨大学《电磁学》课程研究组
《电磁学》第一章 静电场 （8学时）
林志立
华侨大学信息科学与工程学院 电子科学与技术系 Email：zllin@
QQ群：200310752
《电磁学》第一章 静电场
内容概要
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
静电的基本现象和基本规律（1学时） 电场 电场强度（1学时） 高斯定理（2学时） 电势及其梯度（2学时） 带电体系的静电能（2学时）
[带正电荷] 两个上夸克、一个下夸克 [电中性] [带负电荷] 一个上夸克、两个下夸克 电荷为-e
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第10页
华侨大学《电磁学》课程研究组
《电磁学》第一章 静电场
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.4 物质的电结构
在金属导体里，原子中的最外层电子（价电子）可以摆脱原子的束 缚，在整个导体中自由运动．这类电子叫做自由电子． 在电解液中，自由电荷不是电子，而是溶解在其中的酸、碱、盐等 溶质分子离解成的正、负离子． 在电离的气体（如日光灯中的汞蒸气）中，自由电荷也是正气体离 子和电子． 在绝缘体中，绝大部分电荷都只能在…个原子或分子的范围内做微 小的位移，这种电荷叫做束缚电荷. 在半导体中导电的粒子, 叫做载流子.当半导体中多数载流子是电子 时，称为n型半导体；当多数载流子是“空穴”时，称为p型半导体.
头发带电的效果
同种电荷互相排斥；异种电荷互相吸引。
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《电磁学》第一章 静电场
§1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.1 两种电荷
静电计
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第5 页
华侨大学《电磁学》课程研究组
电磁学教学资料 电磁学第一章
(1)当 x << R，圆盘 “无限大”带电平 板
E 2 0
(2)当x>>R，圆盘点电荷
E q
40 x2 33
§1.5 电通量 高斯定理
面元法向单位矢量
一、电通量(Flux)
n
1、通过面元 S 的电通量
q
定义 面E 元S 矢c量o qS s E Sn S n ，则有Scoqsq S
• 在正方形的四个顶点分别有电量为Q的固 定点电荷，在正方形对角线交点上放置 一个质量为m、电量为q的自由点电荷。 将q沿某一对角线移动一个很小的距离， 证明q将作简谐振动, 并求振动周期。
§1.3 电场和电场强度
惯性系，点 p(x,y,z)
q0
检验电荷
（静止）
任意电荷分布 静止或运动
F
测受力
S
4 r
r
2
2
4
S
dS
d
dS
Or
41
（2）通过包围点电荷 q 的任意闭合曲面的电通
量为 q/0
d E dS
S
q 4
0
dS r2
E
E S
通过面元的电通量的符号，与面元矢量方
向的定义有关。
34
2、通过曲面 S 的电通量
面元Si可定义两个指向
Si E i
lim S 0
Ei
i
Si
S
EdS
S
的正负依赖于面元指向的定义
3、通过闭 合曲面S的电通量
dS E
规定dS的方向指向外为正
光子静质量上限为10-48 kg.
电磁学的基本知识与基本定律
第1章 磁路
1.1 磁场的基本知识
磁通密度或磁感应强度 B 单位：特斯拉（T） (magnetic flux density) (magnetic induction)
用于表征磁场的强弱和方向。
磁通量 Φ
单位：韦伯（Wb）
(magnetic flux) 穿过某一截面积S的磁力线总数
S B dS
eddy-current loss
为什么电机中经常使用的铁磁材料是 硅钢片（silicon steel sheet）？
磁滞损耗
ph f V HdB Ch f BmnV
涡流损耗
pe Ce 2 f 2 Bm2 V
铁耗
pFe ph pe (Ch f Bmn Ce2 f 2Bm2 )V CFe f 1.3Bm2G
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
1.2.1 电生磁的基本定律——安培环路定律
沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分 等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）
Ｈ
铁磁材料与非铁磁材料的磁化曲线
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
1.8 1.6
1.4
1.2
c
b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
a
H/(A/m)
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
dｌ
ik
H • dl Ii (I2 I3 )
1.1 磁场的基本知识
磁通密度或磁感应强度 B 单位：特斯拉（T） (magnetic flux density) (magnetic induction)
用于表征磁场的强弱和方向。
磁通量 Φ
单位：韦伯（Wb）
(magnetic flux) 穿过某一截面积S的磁力线总数
S B dS
eddy-current loss
为什么电机中经常使用的铁磁材料是 硅钢片（silicon steel sheet）？
磁滞损耗
ph f V HdB Ch f BmnV
涡流损耗
pe Ce 2 f 2 Bm2 V
铁耗
pFe ph pe (Ch f Bmn Ce2 f 2Bm2 )V CFe f 1.3Bm2G
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
1.2.1 电生磁的基本定律——安培环路定律
沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分 等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）
Ｈ
铁磁材料与非铁磁材料的磁化曲线
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
1.8 1.6
1.4
1.2
c
b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
a
H/(A/m)
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
dｌ
ik
H • dl Ii (I2 I3 )
电磁学第一章
Ze 2 F =− 4πε 0 r 2
库仑力为有心力，且与距离平方成反比。 (3) 库仑力为有心力，且与距离平方成反比。 此双层信息包含更深层次的含义： 此双层信息包含更深层次的含义：
距离平方反比 → 高斯定理 → 有源场； 有心力 → 做功与路径无 关 → 存在势函数 → 有势场。
库仑定律是一条实验定律，是静电学的基础。 (4) 库仑定律是一条实验定律，是静电学的基础。 库仑定律的距离平方反比律精度非常之高。若 F ∝ 库仑定律的距离平方反比律精度非常之高。 实验测出： 实验测出： δ
§1一、Βιβλιοθήκη 荷静电的基本现象和规律1、摩擦起电 古代对电荷的研究：古希腊：勒斯的摩擦吸轻物； 古代对电荷的研究：古希腊：勒斯的摩擦吸轻物； 磁石引针。 汉 代：磁石引针。 物体由于摩擦有了吸引轻小物体的性质，它就带了电，有 了电荷，这种带电叫摩擦起电。 2、电荷种类 实验表明，自然界中只存在两类电荷。 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷称为正电荷。 负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷。 且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引. 物体带电荷数量的多少，称为电量，常用符号Ｑ表示。在 国际单位制（SI）中，电量的单位是库仑，符号为Ｃ
3、物质按导电性能分类
(1) 导体
价电子—自由电子，晶格， 价电子 自由电子，晶格，原子实 自由电子 静电感应
(2) 绝缘体
束缚电荷(自由电子很少) 束缚电荷(自由电子很少)
(3) 半导体
多数载流子—电子（ ），空穴 空穴（ 多数载流子 电子（n 型），空穴（p 型） p-n结 电子
四.
库仑定律
第一 章
静电场
§1.1 静电场基本现象和基本规律 电场、 §1.2 电场、电场强度 §1.3 静电场的高斯定理 §1.4 电势及其梯度 §1.5 静电场中的导体 §1.6 电容和电容器
库仑力为有心力，且与距离平方成反比。 (3) 库仑力为有心力，且与距离平方成反比。 此双层信息包含更深层次的含义： 此双层信息包含更深层次的含义：
距离平方反比 → 高斯定理 → 有源场； 有心力 → 做功与路径无 关 → 存在势函数 → 有势场。
库仑定律是一条实验定律，是静电学的基础。 (4) 库仑定律是一条实验定律，是静电学的基础。 库仑定律的距离平方反比律精度非常之高。若 F ∝ 库仑定律的距离平方反比律精度非常之高。 实验测出： 实验测出： δ
§1一、Βιβλιοθήκη 荷静电的基本现象和规律1、摩擦起电 古代对电荷的研究：古希腊：勒斯的摩擦吸轻物； 古代对电荷的研究：古希腊：勒斯的摩擦吸轻物； 磁石引针。 汉 代：磁石引针。 物体由于摩擦有了吸引轻小物体的性质，它就带了电，有 了电荷，这种带电叫摩擦起电。 2、电荷种类 实验表明，自然界中只存在两类电荷。 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷称为正电荷。 负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷。 且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引. 物体带电荷数量的多少，称为电量，常用符号Ｑ表示。在 国际单位制（SI）中，电量的单位是库仑，符号为Ｃ
3、物质按导电性能分类
(1) 导体
价电子—自由电子，晶格， 价电子 自由电子，晶格，原子实 自由电子 静电感应
(2) 绝缘体
束缚电荷(自由电子很少) 束缚电荷(自由电子很少)
(3) 半导体
多数载流子—电子（ ），空穴 空穴（ 多数载流子 电子（n 型），空穴（p 型） p-n结 电子
四.
库仑定律
第一 章
静电场
§1.1 静电场基本现象和基本规律 电场、 §1.2 电场、电场强度 §1.3 静电场的高斯定理 §1.4 电势及其梯度 §1.5 静电场中的导体 §1.6 电容和电容器
《电磁学》绪论【正式】 - 第一部分
9.严济慈,电磁学,北京:高等教育出版社,1989.10.
10.张之翔. 《电磁学千题解》 北京:科学出版社.
6. E.M.珀塞尔. 电磁学. 《伯克利物理教程》第二卷. 南开大 学物理系译. 北京:科学出版社,1979.6.
7. E.M. Purcell. ELECTRICITY AND MEGNETISM Berkeley Physics Course Vol.2. McGraw-Hill.
8. С.Э.福里斯. Α.В.季莫列娃. 普通物理学. 第二卷. 北京: 高等教育出版社.
0-1电磁学的发展、框架及范围 0-1-1电磁学发展早期简史
0-1-2电磁理论的建立和发展 0-1-3电磁学的理论框架 0-1-4经典电磁学理论的局限性
1 0-1 电磁学的发展、框架及范围
电磁学是一门实验学科,诞生与发展依赖于实验现象与分析。
图0-3:电磁学发展、框架
0-1-1.电磁学发展早期简史
(3)建模。物理学并不讳言自身只研究模型。
模型并不全同于真实,但物理学的成功正在于创造出许多成 功的模型。
模型是“理想化”的,但不是“伪劣”的,它突出了许多表面 上看是千差万别的物体最本质的特征,例如法拉第的“力线”模 型的建立等。
演绎(逻辑推演)
特殊
一般
眺望旋转
归纳(系统实验)
图0-22:物理的研究思路
电磁学
图0-1:电磁波
图0-2:波粒二象性
《电磁学》是一门研究电与磁基本规律的科学
该课程中主要讲述电荷和电流产生电、磁场
规律,电场和磁场的相互联系,电场和磁场对电荷和
电流的相互作用,电场和磁场对物质的相互作用及
其所引起的各种效应。
第0章绪论部分
10.张之翔. 《电磁学千题解》 北京:科学出版社.
6. E.M.珀塞尔. 电磁学. 《伯克利物理教程》第二卷. 南开大 学物理系译. 北京:科学出版社,1979.6.
7. E.M. Purcell. ELECTRICITY AND MEGNETISM Berkeley Physics Course Vol.2. McGraw-Hill.
8. С.Э.福里斯. Α.В.季莫列娃. 普通物理学. 第二卷. 北京: 高等教育出版社.
0-1电磁学的发展、框架及范围 0-1-1电磁学发展早期简史
0-1-2电磁理论的建立和发展 0-1-3电磁学的理论框架 0-1-4经典电磁学理论的局限性
1 0-1 电磁学的发展、框架及范围
电磁学是一门实验学科,诞生与发展依赖于实验现象与分析。
图0-3:电磁学发展、框架
0-1-1.电磁学发展早期简史
(3)建模。物理学并不讳言自身只研究模型。
模型并不全同于真实,但物理学的成功正在于创造出许多成 功的模型。
模型是“理想化”的,但不是“伪劣”的,它突出了许多表面 上看是千差万别的物体最本质的特征,例如法拉第的“力线”模 型的建立等。
演绎(逻辑推演)
特殊
一般
眺望旋转
归纳(系统实验)
图0-22:物理的研究思路
电磁学
图0-1:电磁波
图0-2:波粒二象性
《电磁学》是一门研究电与磁基本规律的科学
该课程中主要讲述电荷和电流产生电、磁场
规律,电场和磁场的相互联系,电场和磁场对电荷和
电流的相互作用,电场和磁场对物质的相互作用及
其所引起的各种效应。
第0章绪论部分
电磁学教学课件
2 作业和项目
学生完成作业和项目来应 用电磁学理论，并获得教 师的反馈。
3 反馈会议
教师和学生定期会面，讨 论学习进展和提供互动式 反馈。
总结和提问
通过本课程，您将掌握电磁学的基础知识、实验和应用，并能够将其应用于 日常生活和职业领域中。有任何问题吗？
3
电磁刹车
电磁刹车通过感应电流产生的磁场制动车辆，提供更安全的行车体验。
学生参与和互动
• 小组讨论：学生分为小组，合作解决电磁学相关问题。 • 实验室实践：学生进行电磁实验，亲身感受电磁现象。 • 演示和展示：学生展示他们的电磁学项目和发现。
评估和反馈
1 课堂测验
定期举行的测验帮助学生 检验对电磁学知识的掌握 程度。
通过磁铁和铁粉展示磁场的 分布和性质。
静电力实验
通过带电物体之间的吸引和 排斥力展示电荷的性质。
电磁感应实验
通过变化的磁场产生感应电 流并点亮灯泡。
电磁学应用案例
1
电磁炉
电磁炉利用交变电磁场产生的感应电流加热食物，高效、节能。
2
医学成像
核磁共振（MRI）利用磁场和电磁波非侵入性地获取人体内部的影像。
电磁学基础知识
磁场
磁场是由电荷运动产生的，它对物体具有磁性的能 力。
电流
电流是电荷流动的过程，它可以产生磁场振荡的电场和磁场组成的，它们传播能 量和信息。
电磁感应
电磁感应是磁场的变化引起导体中感应电流的现象， 它广泛应用于变压器、发电机等设备中。
电磁学实验
磁感线实验
电磁学教学课件
欢迎来到电磁学教学课件！本课程将带您深入了解电磁学的基础知识、实验 以及应用案例，同时通过学生参与和互动，评估和反馈的环节，帮助您更好 地掌握这一重要的学科。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《电磁学》绪论
《电磁学》绪论 林志立
华侨大学信息科学与工程学院 Email：zllin@
QQ群：200310752
《电磁学》绪论
绪论
1. 《电磁学》的研究对象和基本内容 2. 《电磁学》的地位与应用 3. 《电磁学》发展简史 4. 《电磁学》课程简介和考核方式
2015-4-14
2015-4-14
第8 页
华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
(1)人类对于电磁现象表面性质的认识
公元前585年，希腊哲学家泰勒斯(Thales)已记载了用木块摩擦过 的琥珀吸引碎草等轻小物体，以及天然磁矿石吸引铁的现象。 磁石可以吸引一串铁片、具有磁极、相同磁极相排斥、弱磁可被强 磁改变磁极、磁石制成罗盘用于航海。这一相当长时间琥珀与磁石的性 质被看成是其固有的性质。 春秋战国时期（公元前770-221年），已有“山上有慈石者，其下有 铜金”，“慈石名铁，或引之也”等磁石吸铁的记载。 东汉已有指南针的前身司南勺。在北宋时，已有利用地磁场进行人 工磁化制作指南鱼或用磁石磨针制作指南针，并用于航海.
伏打电池
2015-4-14 第13页 华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
⑶ 安培、毕奥和萨伐尔对载流导线进行了研究。 ⑷电流磁效应的发现打开了电应用的新领域。 ①1825年斯图金发明了电磁铁； ②1833年高斯和韦伯制造了第一台简陋的单线电报机； ③1837年惠斯通和莫尔斯独立地发明了电报机；莫尔斯还发明了一 套电码； ④1855年威廉· 汤姆孙解决了水下电缆传输慢的问题，1866年大西洋 电缆铺设成功； ⑤1876年美国的贝尔发明了电话机； ⑥1826年安培研究电路得出安培定律； ⑦1848年基尔霍夫澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，并解 决了分支电路问题。 ⑸1831年法拉第发现了电磁感应定律，其方向由楞次于1834年给出； 其数学公式由诺埃曼于1845年给出。
司南勺实际上
就是一块磁石, 勺柄是S极,指 向地磁北极,也 就是地理南极。
2015-4-14 第9 页 华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
(2) 人类对于电磁现象本质的认识
1600年，英国的吉尔伯特的《磁石论》对于磁石的各种基本性质 作了系统的定性描述。把经摩擦的琥珀等能吸引轻小物体的性质称为 “电的”（electric)。他制作了第一只验电器。 大约在1660年马得堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。在静电实 验研究中起着重要作用，直到十九世纪霍耳兹和特普勒分别发明感应 起电机后才被取代。 十八世纪关于电的研究迅速发展起来。 ①1729年英国的格雷研究琥珀的电效应是否可传递给其它物体时，发 现导体和绝缘体的区别。 1733年法国的杜费把电区分为“玻璃的”和“树脂的”两种，他得 到：带相同电的物体互相排斥，带不同电的物体彼此吸引。他把电想象为 二元流体，当它们结合在一起时，彼此中和。
2015-4-14
第4 页
华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
2、《电磁学》的地位和应用
二、微波炉 微波炉的基本结构一般由炉腔、炉门、电气电路、定时器、功率分配器、 联锁微动开关和热断路器等七部分组成。微波炉实际上就是一台微波发 生器, 它产生的微波频率是2450兆赫（每秒钟振荡24.5亿次）。这种微 波有一个非常有趣的习性，遇到像肉类、禽蛋、蔬菜这些饱含水分的食 物，微波会“留驻”下来，并且“拖住”食物中的水分子和它一起以相 同的频率振荡，引起分子与分子之间互相摩擦，摩擦能够产生热量。振 荡频率越高，振幅越大，分子间摩擦越剧烈，产生的热量自然越多。
《电磁学》绪论
2、《电磁学》的地位和应用
日常生活
电器电路，通讯（雷达、卫星、无线、手机）器件，隐 身飞机，生物医学，信息存储，等等
科学研究
电磁学理论，生物电磁学，计算电磁学，地磁学，介电材 料，磁性材料，电磁场与电磁波„„
理工学科之基础
当代科学技术的基础理论之一，是生活、学习和就业的必备知识。
2015-4-14
第3 页
华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
2、《电磁学》的地位和应用
电磁学知识在我们生活中的应用举例：
一. 电磁炉 采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子 线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具 即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流）， 涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能 （故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给 锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行 高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。
2015-4-14
第10页
华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
②1745年荷兰莱顿的穆欣布罗克为了避免电在空气中逐渐消失，试图寻找 一种保存电的方法。从而发明了电容器的原形—莱顿瓶。 ③1747年美国的富兰克林认为，在正常条件下电是以一定的量存在于所有 物体中的一种元素；电象流体一样可以流动。这种电的一元流体理论在今 天看来并不正确，但他使用的正电和负电的术语至今仍被采用。 他最著名的实验是风筝实验。他观察到导体的尖端易于放电等等。 他还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击。1754年首先由狄维施实现，这 是迄今所知的电的第一个实际应用。
本课程内容共分9章： 0 矢量代数与分析 ；1 静电场；2 静电场中的导体的电介质；3 恒定电流； 4 恒定磁场；5 电磁感应和暂态过程；6 磁介质；7交流电；8 麦克斯韦 电磁理论。 按性质来分，主要有“场”和“路”两部分。书中的第1、2、4、5、 6、8章属于前者，第3、7章属于后者。
2015-4-14 第2 页 华侨大学《电磁学》课程教研组
第1 页
华侨大学《电磁学》课程教研组
《电磁学》绪论
1、《电磁学》的研究对象和基本内容
研究对象：
电荷、电流产生电场、磁场的规律；电场、磁场对电荷、
电流的作用；物质的电磁特性；电路；电磁场与物质的相互
作用；电场和磁场的相互关系；电磁波。
基本内容:
静电场；静电场中的物质；恒定电流；恒定磁场；电 磁感应；磁介质；交流电；电磁场与电磁波。
2015-4-14
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《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
时间 大事 发现人 公元前七世纪 发现磁石 管子(中国) (泰勒斯 希腊) 公元前二世纪 静电吸引 西汉初年不详 1600年 《地磁论》论述磁并导入“电的” (吉尔伯特 英国) 1745年 莱顿瓶，电容器的原形，存贮电 (穆欣布罗克荷兰莱顿) (克莱斯特德国) 1747年 电荷守恒定律 （正，负电的引入）(富兰克林 美国) 1754年 避雷针 （电的实际应用） (狄维施) 1785年 库仑定律 电磁学进入科学行列 (库仑 法国) 1799年 发明电池 提供较长时间的电流 (伏打 意大利) 1820年 电流的磁效应（电产生磁） (奥斯特丹麦)(安培 法国) (毕奥，萨伐尔) 1826年 欧姆定律 (欧姆) 1831年 电磁感应现象（磁产生电）(法拉第 英国) 1834年 楞次定律 楞次 1865年 麦克斯韦方程组建立了电磁学理论，预言了电磁波 (麦克斯韦) 1888年 实验证实电磁波存在 (赫兹 德国) 1896年 光速公式 (洛仑兹)
库仑扭秤
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华论
3、《电磁学》的发展简史
十八世纪后期电学的另一个重大发展是 ⑴意大利物理学家伏打发明伏打电池（1799年）。 ① 1800年尼科耳森和卡莱色耳用低压电流分解水； ②1807年戴维电解得到多种金属，1811年制成碳极电弧灯； ③1839年卡尔•雅可比和西门子发展了电镀业； ⑵1820年丹麦自然哲学家奥斯特发现了电流的磁效应，开拓了电学 研究的新纪元。
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2、《电磁学》的地位和应用
三、蓝牙技术 随着通信网络的发达，各种通信电缆五花八门，不但 办公室中电缆无处不在，家用设备的发展也使居室成了电 缆的世界。人们在觉得它们必不可少的同时，又伤透了脑 筋，如电缆使用不便，连线频出故障，各种电缆之间无法 通用。电缆成为现代通信中的美中不足。 为了取消连线，以较低成本实现各设备间的无线通信， 诞生了蓝牙(Bluetooth）技术。蓝牙是一种支持设备短距 离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、 PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间 进行无线信息交换。
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3、《电磁学》的发展简史
⑹诺埃曼于1845年制出第一台发电机；1821年发现电动机原理，并制成 最初的电动机；1833年成功地证明了摩擦起电和伏打电池产生的电相同； 1834年发现电解定律；1845年发现磁光效应。 ⑺麦克斯韦接受了法拉第力线的思想，他认为的磁场在其周围空间激发 涡旋电场，并引入“位移电流”的概念，变化电场引起媒质电位移的变 化，电位移的变化在其周围空间激发涡旋磁场。并用数学公式表示出来， 从而得到了今天以他的姓氏命名的电磁场的普遍方程组——麦克斯韦方 程组，预言光是电磁波，并由赫兹于1888年在实验中证实。 ⑻麦克斯韦电磁理论开辟了一个全新领域——电磁波的应用和研究。 ①1895年波波夫和马可尼分别实现了无线电信号传输； ②1901年马可尼建立了横跨大西洋的无线电联系； ③1904年弗莱明发明了电子管，1906年福雷斯特将其用于线路中； ④1896年洛仑兹提出“电子论”将麦克斯韦方程组应用到微观领域， 将麦克斯韦电磁理论向前推进了一步；
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《电磁学》绪论 林志立
华侨大学信息科学与工程学院 Email：zllin@
QQ群：200310752
《电磁学》绪论
绪论
1. 《电磁学》的研究对象和基本内容 2. 《电磁学》的地位与应用 3. 《电磁学》发展简史 4. 《电磁学》课程简介和考核方式
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《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
(1)人类对于电磁现象表面性质的认识
公元前585年，希腊哲学家泰勒斯(Thales)已记载了用木块摩擦过 的琥珀吸引碎草等轻小物体，以及天然磁矿石吸引铁的现象。 磁石可以吸引一串铁片、具有磁极、相同磁极相排斥、弱磁可被强 磁改变磁极、磁石制成罗盘用于航海。这一相当长时间琥珀与磁石的性 质被看成是其固有的性质。 春秋战国时期（公元前770-221年），已有“山上有慈石者，其下有 铜金”，“慈石名铁，或引之也”等磁石吸铁的记载。 东汉已有指南针的前身司南勺。在北宋时，已有利用地磁场进行人 工磁化制作指南鱼或用磁石磨针制作指南针，并用于航海.
伏打电池
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3、《电磁学》的发展简史
⑶ 安培、毕奥和萨伐尔对载流导线进行了研究。 ⑷电流磁效应的发现打开了电应用的新领域。 ①1825年斯图金发明了电磁铁； ②1833年高斯和韦伯制造了第一台简陋的单线电报机； ③1837年惠斯通和莫尔斯独立地发明了电报机；莫尔斯还发明了一 套电码； ④1855年威廉· 汤姆孙解决了水下电缆传输慢的问题，1866年大西洋 电缆铺设成功； ⑤1876年美国的贝尔发明了电话机； ⑥1826年安培研究电路得出安培定律； ⑦1848年基尔霍夫澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，并解 决了分支电路问题。 ⑸1831年法拉第发现了电磁感应定律，其方向由楞次于1834年给出； 其数学公式由诺埃曼于1845年给出。
司南勺实际上
就是一块磁石, 勺柄是S极,指 向地磁北极,也 就是地理南极。
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3、《电磁学》的发展简史
(2) 人类对于电磁现象本质的认识
1600年，英国的吉尔伯特的《磁石论》对于磁石的各种基本性质 作了系统的定性描述。把经摩擦的琥珀等能吸引轻小物体的性质称为 “电的”（electric)。他制作了第一只验电器。 大约在1660年马得堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。在静电实 验研究中起着重要作用，直到十九世纪霍耳兹和特普勒分别发明感应 起电机后才被取代。 十八世纪关于电的研究迅速发展起来。 ①1729年英国的格雷研究琥珀的电效应是否可传递给其它物体时，发 现导体和绝缘体的区别。 1733年法国的杜费把电区分为“玻璃的”和“树脂的”两种，他得 到：带相同电的物体互相排斥，带不同电的物体彼此吸引。他把电想象为 二元流体，当它们结合在一起时，彼此中和。
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《电磁学》绪论
2、《电磁学》的地位和应用
二、微波炉 微波炉的基本结构一般由炉腔、炉门、电气电路、定时器、功率分配器、 联锁微动开关和热断路器等七部分组成。微波炉实际上就是一台微波发 生器, 它产生的微波频率是2450兆赫（每秒钟振荡24.5亿次）。这种微 波有一个非常有趣的习性，遇到像肉类、禽蛋、蔬菜这些饱含水分的食 物，微波会“留驻”下来，并且“拖住”食物中的水分子和它一起以相 同的频率振荡，引起分子与分子之间互相摩擦，摩擦能够产生热量。振 荡频率越高，振幅越大，分子间摩擦越剧烈，产生的热量自然越多。
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2、《电磁学》的地位和应用
日常生活
电器电路，通讯（雷达、卫星、无线、手机）器件，隐 身飞机，生物医学，信息存储，等等
科学研究
电磁学理论，生物电磁学，计算电磁学，地磁学，介电材 料，磁性材料，电磁场与电磁波„„
理工学科之基础
当代科学技术的基础理论之一，是生活、学习和就业的必备知识。
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《电磁学》绪论
2、《电磁学》的地位和应用
电磁学知识在我们生活中的应用举例：
一. 电磁炉 采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子 线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具 即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流）， 涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能 （故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给 锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行 高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。
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3、《电磁学》的发展简史
②1745年荷兰莱顿的穆欣布罗克为了避免电在空气中逐渐消失，试图寻找 一种保存电的方法。从而发明了电容器的原形—莱顿瓶。 ③1747年美国的富兰克林认为，在正常条件下电是以一定的量存在于所有 物体中的一种元素；电象流体一样可以流动。这种电的一元流体理论在今 天看来并不正确，但他使用的正电和负电的术语至今仍被采用。 他最著名的实验是风筝实验。他观察到导体的尖端易于放电等等。 他还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击。1754年首先由狄维施实现，这 是迄今所知的电的第一个实际应用。
本课程内容共分9章： 0 矢量代数与分析 ；1 静电场；2 静电场中的导体的电介质；3 恒定电流； 4 恒定磁场；5 电磁感应和暂态过程；6 磁介质；7交流电；8 麦克斯韦 电磁理论。 按性质来分，主要有“场”和“路”两部分。书中的第1、2、4、5、 6、8章属于前者，第3、7章属于后者。
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《电磁学》绪论
1、《电磁学》的研究对象和基本内容
研究对象：
电荷、电流产生电场、磁场的规律；电场、磁场对电荷、
电流的作用；物质的电磁特性；电路；电磁场与物质的相互
作用；电场和磁场的相互关系；电磁波。
基本内容:
静电场；静电场中的物质；恒定电流；恒定磁场；电 磁感应；磁介质；交流电；电磁场与电磁波。
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3、《电磁学》的发展简史
时间 大事 发现人 公元前七世纪 发现磁石 管子(中国) (泰勒斯 希腊) 公元前二世纪 静电吸引 西汉初年不详 1600年 《地磁论》论述磁并导入“电的” (吉尔伯特 英国) 1745年 莱顿瓶，电容器的原形，存贮电 (穆欣布罗克荷兰莱顿) (克莱斯特德国) 1747年 电荷守恒定律 （正，负电的引入）(富兰克林 美国) 1754年 避雷针 （电的实际应用） (狄维施) 1785年 库仑定律 电磁学进入科学行列 (库仑 法国) 1799年 发明电池 提供较长时间的电流 (伏打 意大利) 1820年 电流的磁效应（电产生磁） (奥斯特丹麦)(安培 法国) (毕奥，萨伐尔) 1826年 欧姆定律 (欧姆) 1831年 电磁感应现象（磁产生电）(法拉第 英国) 1834年 楞次定律 楞次 1865年 麦克斯韦方程组建立了电磁学理论，预言了电磁波 (麦克斯韦) 1888年 实验证实电磁波存在 (赫兹 德国) 1896年 光速公式 (洛仑兹)
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十八世纪后期电学的另一个重大发展是 ⑴意大利物理学家伏打发明伏打电池（1799年）。 ① 1800年尼科耳森和卡莱色耳用低压电流分解水； ②1807年戴维电解得到多种金属，1811年制成碳极电弧灯； ③1839年卡尔•雅可比和西门子发展了电镀业； ⑵1820年丹麦自然哲学家奥斯特发现了电流的磁效应，开拓了电学 研究的新纪元。
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《电磁学》绪论
2、《电磁学》的地位和应用
三、蓝牙技术 随着通信网络的发达，各种通信电缆五花八门，不但 办公室中电缆无处不在，家用设备的发展也使居室成了电 缆的世界。人们在觉得它们必不可少的同时，又伤透了脑 筋，如电缆使用不便，连线频出故障，各种电缆之间无法 通用。电缆成为现代通信中的美中不足。 为了取消连线，以较低成本实现各设备间的无线通信， 诞生了蓝牙(Bluetooth）技术。蓝牙是一种支持设备短距 离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、 PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间 进行无线信息交换。
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《电磁学》绪论
3、《电磁学》的发展简史
⑹诺埃曼于1845年制出第一台发电机；1821年发现电动机原理，并制成 最初的电动机；1833年成功地证明了摩擦起电和伏打电池产生的电相同； 1834年发现电解定律；1845年发现磁光效应。 ⑺麦克斯韦接受了法拉第力线的思想，他认为的磁场在其周围空间激发 涡旋电场，并引入“位移电流”的概念，变化电场引起媒质电位移的变 化，电位移的变化在其周围空间激发涡旋磁场。并用数学公式表示出来， 从而得到了今天以他的姓氏命名的电磁场的普遍方程组——麦克斯韦方 程组，预言光是电磁波，并由赫兹于1888年在实验中证实。 ⑻麦克斯韦电磁理论开辟了一个全新领域——电磁波的应用和研究。 ①1895年波波夫和马可尼分别实现了无线电信号传输； ②1901年马可尼建立了横跨大西洋的无线电联系； ③1904年弗莱明发明了电子管，1906年福雷斯特将其用于线路中； ④1896年洛仑兹提出“电子论”将麦克斯韦方程组应用到微观领域， 将麦克斯韦电磁理论向前推进了一步；
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