电场和磁场的对比学习
合集下载
相关主题
- 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)。
自学指导
",,自
电场和磁场的对比学习
学
王红梅
电场和磁场 是 自 学 考 试《物 理（工 ）》中 的 重 要 知 识 点 ，学
习中，电场和磁场在很大程度上形成一系列的对比。为了更好地
掌 握 电 场 和 磁 场 的 规 律 和 性 质 ，采 用 对 比 法 学 习 ，可 收 到 良 好 的
效果。下面对两者的对比情况做一粗浅分析。
其 次 ，两 个 矢 量 的 方 向 不 同 ：电 场 强 度 的 方 向 取 决 于 该 点 正
电 荷 所 受 电 场 力 的 方 向 ，即 为 电 场 的 方 向 ；磁 感 应 强 度 的 方 向 也
为 该 处 磁 场 方 向 ，取 决 于 可 以 自 由 转 动 的 小 磁 针 在 磁 场 中 某 处 ，
导率的概念，不同磁导率的介质，( 值 不 同 ，为 此 引 入 了 磁 场 强 度 +，在数值上 +"(,& ，+ 的方向和 ( 保持一致。
两者均为 ! 或 ( 的衍生量，但目前两者均得到广泛的应 用，尤其 + 在电工技术的应用已成为表征磁场的最基本的物理 量。
二、定律和定理的对比 在 电 场 中 ，最 重 要 的 定 理 ：高 斯 定 理 ，内 容 如 下 ：通 过 任 意 闭 合面的电通量等于该面所包围的电量的代数和除以介电常数， 而与闭合面外的电荷无关。其表达式为：! !"! &!·$%&" ’&""-, % 在磁场中，最重要的定律是：安培环路定律。内容如下：在磁 场中，磁场强度向量沿任一闭合路径的线积分等于穿过该闭合 路径所限定面的电流的代数和。表达式为：! . +·’/"". 比较以上的情况，可发现两者在定义和表达式形式均是可 类比的，积分量为 ! 和 +，积分形式为面积分和线积分，积分结 果取决于 - 和 .。 另 外 两 者 在 解 题 时 ，高 斯 定 理 只 对 特 殊 对 称 电 场 简 单 可 行 ； 安培环路定律对常见的载流导体的磁场较为方便。电场如无限 长 带 电 直 导 线 ，无 限 大 均 匀 带 电 平 板 等 ；磁 场 如 长 直 载 流 导 体 ， 环形线圈的磁场等。 三、电场和磁场的特定元件：电容和电感的对比 在 电 场 中 ，电 容 为 电 场 的 特 定 元 件 ，磁 场 中 ，电 感 为 磁 场 的 特性元件。下面对电容和电感做一对比分析： 0、两者“伏安关系”的对比 对电容而言，直流应为其隔断。但若考虑瞬间或电流为交流 时 ， 某 一 时 刻 的 电 容 电 流 取 决 于 该 时 刻 的 电 容 电 压 变 化 率 ，即 1"2’3,’4，电容具有动态性质。对电感而言，自感电动势取决于电 感电流变化率，即 5 / "67’1,’4，同样电感具有动态性质。 8、电场和磁场能量对比 电容和电感都具有贮能的性质，电容的贮能公式为 9!"0, 82:8"0,8-:，其能量取决于电容上储存的电荷量和极板之 间 的 电压。电感的储能公式为 9+"0,87.8"0,8! .，其能量取决于电感 上流经的电流和线圈的磁链。 总而言之，通过以上的对比，可以更有效地掌握电场和磁 场 ，分 清 两 者 的 异 同 点 ，使 电 场 和 磁 场 的 概 念 更 清 晰 ，定 理 定 律 更明确，为以后的电磁学和电子技术的学习打下坚实的基础。
含义均为 ! 或 ( 与面法线的正方向的夹角。尽管有这么多的相
似 ，但 两 者 存 在 很 大 的 差 异 ：磁 通 存 在 连 续 性 ，穿 入 闭 合 面 净 磁
通为零；电通量不存在该性质。
!"
)、电位移向量和磁场强度的对比
河北自学考试
在 电 场 中 ，介 质 的 介 电 常 数 会 对 介 质 中 的 合 成 电 场 有 影 响 ，
有头有尾不闭合曲线；磁场线却是无头无尾闭合的曲线。电场线
无论穿过什么物质不会改变，但磁场线对铁磁性物质却有很强
的趋向性。
+、电通量和磁通的对比
电通量和磁通均是为弥补电场强度和磁感应强度的不足而
定义的，两者均表示某一面的电场或磁场情况。电通量 ! ! "!· # ·$%&" 或 ! !"! &!·$%&" ’&， 而 磁 通 的 表 达 式 为 # "(·#· $%&$ 或 # "! &(·$%&$ ·’&，两者的定义极其接近，" 和 $ 的
磁针北极受力的方向。
另 外 ，为 了 直 观 形 象 地 描 述 电 场 和 磁 场 ，给 出 了 电 场 线 和 磁
场 线 ，两 者 均 为 客 观 不 存 在 的 线 ，是 通 过 曲 线 上 点 的 切 线 方 向 表
示 # 或 * 的方向，用所在处线的疏密表示该点 # 或 * 的大小。两
者 不 交 叉 ，不 重 叠 ，这 是 其 相 似 点 ；其 区 别 主 要 表 现 在 电 场 线 是
河北自学考试 !""# 年第 $ 期
一、概念上的对比
! 、电场和磁场概念对比
电 场 和 磁 场 均 是 一 种 特 殊 形 式 的 物 质 ，客 观 存 在 ，却 又 看 不
见 摸 不 着 。 二 者 还 具 有 相 同 的 性 质 ：（ 一 ）电 场 或 磁 场 对 放 入 其
中 的 带 电 体 或 磁 体 有 力 的 作 用 ；（ 二 ）电 场 和 磁 场 均 有 一 定 的 储
因 此 要 对 介 质 中 的 电 场 分 析 时 ，必 须 要 对 介 质 的 情 况 加 以 考 虑 ，
且 不 同 介 质 对 电 场 的 影 响 是 不 同 的 ，故 为 简 化 运 算 ，引 入 电 位 移
向量 *，*"% ! 电位移向量的方向和电场强度的方向一致。 在 磁 场 中 ，铁 磁 性 物 质 对 磁 场 产 生 很 大 的 影 响 ，因 此 给 出 磁和磁感应强度的对比
首先，这两个表征电场和磁场的基本物理量定义的给出有
相 似 条 件 ：电 场 强 度 是 对 试 探 电 荷 进 行 分 析 ，得 出 #$%&’；磁 感
应强度的给出是对一小段载流导体进行分析，且要求磁场的方
向和 ( 或 ) 相垂直，得出 *$%&()。
",,自
电场和磁场的对比学习
学
王红梅
电场和磁场 是 自 学 考 试《物 理（工 ）》中 的 重 要 知 识 点 ，学
习中，电场和磁场在很大程度上形成一系列的对比。为了更好地
掌 握 电 场 和 磁 场 的 规 律 和 性 质 ，采 用 对 比 法 学 习 ，可 收 到 良 好 的
效果。下面对两者的对比情况做一粗浅分析。
其 次 ，两 个 矢 量 的 方 向 不 同 ：电 场 强 度 的 方 向 取 决 于 该 点 正
电 荷 所 受 电 场 力 的 方 向 ，即 为 电 场 的 方 向 ；磁 感 应 强 度 的 方 向 也
为 该 处 磁 场 方 向 ，取 决 于 可 以 自 由 转 动 的 小 磁 针 在 磁 场 中 某 处 ，
导率的概念，不同磁导率的介质，( 值 不 同 ，为 此 引 入 了 磁 场 强 度 +，在数值上 +"(,& ，+ 的方向和 ( 保持一致。
两者均为 ! 或 ( 的衍生量，但目前两者均得到广泛的应 用，尤其 + 在电工技术的应用已成为表征磁场的最基本的物理 量。
二、定律和定理的对比 在 电 场 中 ，最 重 要 的 定 理 ：高 斯 定 理 ，内 容 如 下 ：通 过 任 意 闭 合面的电通量等于该面所包围的电量的代数和除以介电常数， 而与闭合面外的电荷无关。其表达式为：! !"! &!·$%&" ’&""-, % 在磁场中，最重要的定律是：安培环路定律。内容如下：在磁 场中，磁场强度向量沿任一闭合路径的线积分等于穿过该闭合 路径所限定面的电流的代数和。表达式为：! . +·’/"". 比较以上的情况，可发现两者在定义和表达式形式均是可 类比的，积分量为 ! 和 +，积分形式为面积分和线积分，积分结 果取决于 - 和 .。 另 外 两 者 在 解 题 时 ，高 斯 定 理 只 对 特 殊 对 称 电 场 简 单 可 行 ； 安培环路定律对常见的载流导体的磁场较为方便。电场如无限 长 带 电 直 导 线 ，无 限 大 均 匀 带 电 平 板 等 ；磁 场 如 长 直 载 流 导 体 ， 环形线圈的磁场等。 三、电场和磁场的特定元件：电容和电感的对比 在 电 场 中 ，电 容 为 电 场 的 特 定 元 件 ，磁 场 中 ，电 感 为 磁 场 的 特性元件。下面对电容和电感做一对比分析： 0、两者“伏安关系”的对比 对电容而言，直流应为其隔断。但若考虑瞬间或电流为交流 时 ， 某 一 时 刻 的 电 容 电 流 取 决 于 该 时 刻 的 电 容 电 压 变 化 率 ，即 1"2’3,’4，电容具有动态性质。对电感而言，自感电动势取决于电 感电流变化率，即 5 / "67’1,’4，同样电感具有动态性质。 8、电场和磁场能量对比 电容和电感都具有贮能的性质，电容的贮能公式为 9!"0, 82:8"0,8-:，其能量取决于电容上储存的电荷量和极板之 间 的 电压。电感的储能公式为 9+"0,87.8"0,8! .，其能量取决于电感 上流经的电流和线圈的磁链。 总而言之，通过以上的对比，可以更有效地掌握电场和磁 场 ，分 清 两 者 的 异 同 点 ，使 电 场 和 磁 场 的 概 念 更 清 晰 ，定 理 定 律 更明确，为以后的电磁学和电子技术的学习打下坚实的基础。
含义均为 ! 或 ( 与面法线的正方向的夹角。尽管有这么多的相
似 ，但 两 者 存 在 很 大 的 差 异 ：磁 通 存 在 连 续 性 ，穿 入 闭 合 面 净 磁
通为零；电通量不存在该性质。
!"
)、电位移向量和磁场强度的对比
河北自学考试
在 电 场 中 ，介 质 的 介 电 常 数 会 对 介 质 中 的 合 成 电 场 有 影 响 ，
有头有尾不闭合曲线；磁场线却是无头无尾闭合的曲线。电场线
无论穿过什么物质不会改变，但磁场线对铁磁性物质却有很强
的趋向性。
+、电通量和磁通的对比
电通量和磁通均是为弥补电场强度和磁感应强度的不足而
定义的，两者均表示某一面的电场或磁场情况。电通量 ! ! "!· # ·$%&" 或 ! !"! &!·$%&" ’&， 而 磁 通 的 表 达 式 为 # "(·#· $%&$ 或 # "! &(·$%&$ ·’&，两者的定义极其接近，" 和 $ 的
磁针北极受力的方向。
另 外 ，为 了 直 观 形 象 地 描 述 电 场 和 磁 场 ，给 出 了 电 场 线 和 磁
场 线 ，两 者 均 为 客 观 不 存 在 的 线 ，是 通 过 曲 线 上 点 的 切 线 方 向 表
示 # 或 * 的方向，用所在处线的疏密表示该点 # 或 * 的大小。两
者 不 交 叉 ，不 重 叠 ，这 是 其 相 似 点 ；其 区 别 主 要 表 现 在 电 场 线 是
河北自学考试 !""# 年第 $ 期
一、概念上的对比
! 、电场和磁场概念对比
电 场 和 磁 场 均 是 一 种 特 殊 形 式 的 物 质 ，客 观 存 在 ，却 又 看 不
见 摸 不 着 。 二 者 还 具 有 相 同 的 性 质 ：（ 一 ）电 场 或 磁 场 对 放 入 其
中 的 带 电 体 或 磁 体 有 力 的 作 用 ；（ 二 ）电 场 和 磁 场 均 有 一 定 的 储
因 此 要 对 介 质 中 的 电 场 分 析 时 ，必 须 要 对 介 质 的 情 况 加 以 考 虑 ，
且 不 同 介 质 对 电 场 的 影 响 是 不 同 的 ，故 为 简 化 运 算 ，引 入 电 位 移
向量 *，*"% ! 电位移向量的方向和电场强度的方向一致。 在 磁 场 中 ，铁 磁 性 物 质 对 磁 场 产 生 很 大 的 影 响 ，因 此 给 出 磁和磁感应强度的对比
首先，这两个表征电场和磁场的基本物理量定义的给出有
相 似 条 件 ：电 场 强 度 是 对 试 探 电 荷 进 行 分 析 ，得 出 #$%&’；磁 感
应强度的给出是对一小段载流导体进行分析，且要求磁场的方
向和 ( 或 ) 相垂直，得出 *$%&()。