电磁学的基本知识与基本定律
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。
电磁学的基本知识与基本定律课件
总结词
阐述电场与电位之间的关系，包括等势面、电场线与等势 线的关系等。
要点二
详细描述
在静电场中，电场强度与电位梯度成正比，即E=-▽V。等 势面是电位值相等的点构成的曲面，而电场线则是通过等 势面的各点的切线，且切线方向与该点的电场强度方向一 致。在静电场中，等势线与电场线正交，即等势线总是垂 直于通过它的电场线。这些关系是电磁学中的基本规律， 对于理解电场和电位的性质以及解决相关问题具有重要的 意义。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组的推导与意义
推导
麦克斯韦方程组是基于法拉第电磁感 应定律和安培环路定律等基本原理， 通过数学推导得到的一组描述电磁场 行为的偏微分方程。
意义
麦克斯韦方程组是经典电磁学理论的 核心，它统一了电场和磁场的行为， 预言了电磁波的存在，并且揭示了光 速的本质。
麦克斯韦方程组的物理意义与内涵
描述了磁场变化时会在导体中产生电动势的规律，是发电机和变压 器等电气设备的工作原理。
电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
描述当磁场发生变化时会在导体中产生电动势的规律。
法拉第发现，当一个导体回路在变化的磁场中时，会在导体中产生电动势，这个 电动势会阻止磁场的变化。这个定律是电磁感应的基础，对于理解发电机和变压 器的工作原理非常重要。
学和磁学性质。
电磁波的应用
通信
利用电磁波传递信息， 如无线电广播、电视信 号传输、卫星通信等。
雷达
利用电磁波探测目标， 如飞机、导弹等。
导航
加热与医疗
利用电磁波确定物体的 位置和运动轨迹，如 GPS卫星导航系统。
利用电磁波的能量进行 加热或治疗，如微波炉、
微波治疗仪等。
THANKS
第一章 电磁学基本定律
e = −N
其中ψ = N Φ 叫做磁链。
dΦ dψ =− dt dt
（1.3-1）
7
运动控制系统 第一章
磁通 Φ (t , x ) 是时间 t 和线圈对磁场相对位移 x 的函数。将式（1-23）写成全微分形式
e = −N
若 dx dt = 0 ，则
d Φ (t, x ) ⎛ ∂Φ ( t , x ) ∂Φ ( t , x ) dx ⎞ = −N ⎜ + ⋅ ⎟ dt ∂x dt ⎠ ⎝ ∂t
F 954.6 = = 9.546 A N 100
铁心的磁路虽然很短，仅仅为磁路总长度的千分之一，但是磁场强度却达到了铁心中磁场强 度的５００0 倍，所以磁压降却可以明显大于铁心的磁压降。在本例中气隙的磁压降达到了铁心 磁压降的 5 倍。励磁电流增加了 5 倍。
1.3 电磁感应定律
线圈中的磁通量 Φ 发生变化时，在该线圈中将产生与磁通变化率成正比的电动势，若线圈匝数为 N，则
磁路欧姆定律可以写为
（1.2-15）
F = RmΦ 或者 Φ = Λ m F
材料的磁导率。由磁阻的定义 Rm = l
（1.2-16）
作用在磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。磁阻（磁导）取决于磁路的几何尺寸和构成磁路
μ S 可以得到，磁阻于磁路的长度成正比，与磁导率和横截
δ Φ = ( RmFe + Rmδ ) Φ μ0 S
（1.2-11）
B = μH
根据安培环流定律，可以得到如下的形式
（1.2-12）
F = Ni = Hl =
B
μ
l=
l Φ μS
（1.2-13）
其中定义磁路的磁阻（magnetic reluctance）为
常用基本电磁定律
垂直穿过某截面积的磁力线总和。单位：Wb
F SΒ dA
对于均匀磁场，若B与S垂直，则 F BA
磁场强度H
计算磁场时引用的物理量(实际也在存在的)。单位：A/m B=μH
μ:导磁材料的磁导率。
注意:B的大小与磁场环境有关,H的大小与磁场内在因素有关.
3
电磁学的基本定律
1.3.2 法拉第电磁感应定律—— 磁生电
14
1.4.2 软磁材料与硬磁材料
1、软磁材料——磁滞回线较窄。 硅钢片、铸铁、铸钢、铁氧体等。 用于制作电器设备的铁心。
2、硬磁材料——磁滞回线较宽。 铷铁硼、铁钴钐。 用于制作永久磁铁。
B H(i)
B H(i)
15
1.4.3 铁心损耗
铁耗
磁滞损耗 ：由磁畴相互摩擦发热造成
Ñ ph fV HdB Ch fBmnV
11
二、磁化曲线和磁滞回线
1、起始磁化曲线
Φ i
物体从无磁性开始，磁
场强度H(i)由零逐渐增
加时，磁通密度B将随 B μ= B/H
பைடு நூலகம்
之增加。用B=f (H)描述
c
的曲线就称为起始磁化
b
曲线。
a
O
磁饱和现象
d B=f (H)
导磁性能的 非线性现象
H∝i
12
2、磁滞回线
Φ
磁滞回线——当H在Hm和－ Hm i 之间反复变化时，呈现磁滞现
第1章 磁路 本章内容
磁路的基本知识 电磁学基本定律 常用磁性材料及其特性
1
第一节 磁路的基本定律
一、磁场的几个常用物理量
1.磁感应强度(磁密) B
•表征磁场强弱及方向的物理量。单位：特斯拉T(Wb/m2)
电磁学四大基本定律
电磁学四大基本定律电磁学四大基本定律1、磁感应定律（法拉第定律）磁感应定律是指磁感应量与电流强度成正比，只有电流存在时，才能引起磁感应量。
这个定律被发现者法拉第于1820 年提出，故称法拉第定律：当一磁感应源（比如电流）引起一磁感应效应时，磁感应量H（磁感应强度）等于磁感应源的电流强度I的乘积：H=K × I其中K是一个系数，不同的情况K的值是不同的，这取决于磁场建立的介质及介质中磁性物质的种类和数量等。
2、电磁感应定律（迪瓦茨定律）电磁感应定律是指当一磁场和一电流交叉存在时，一电动势便会被产生，其大小与交叉面积及其形状有关，只有在磁场和电流都存在时，才能引起电动势。
该定律由迪瓦茨于1820 年提出，因此称为“迪瓦茨定律”：当一磁场与一电流交叉存在时，交叉面积上的电动势U 与磁场强度H和电流强度I的乘积成正比：U=K × H× I其中K是一个系数，取决于磁场建立的介质及介质中磁性物质的种类和数量等。
3、电流螺旋定律（麦克斯韦定律）电流螺旋定律是指电流在一磁场中的线路是螺旋状的。
该定律亦由法拉第提出，故称法拉第定律：当一电流在一磁场中传播，其线路同时会被磁场以螺旋状把电流围绕其方向线而改变。
该电流的方向与磁场强度和螺旋线圈数成反比：I ∝ --1/N其中N是螺旋线圈数（又称为电磁感应系数），表示电流的方向与每一圈半径r的变化方向保持一致。
4、等效电势定律（高斯定律）等效电势定律是指磁场的强度可用电势的梯度来表示，即：H= -V这个定律于1835 年由高斯提出，因此称为“高斯定律”：如果一磁场中只有一点源（比如电流）分布，磁场强度H可以用电势梯度的向量（由电势的变化率组成）来表示。
因而磁场的强度H可用电势梯度的公式来表示：H= -V其中V是电势，是导数的简写。
电磁学的基本知识与基本定律ppt
3
N i HklkH 1l1H2l2H
k1
-
1.3 常用磁性材料及其特性
1.3.1 铁磁材料的磁化及磁滞回线
铁磁材料的磁化（magnetization）
-
Br 剩磁 residual magnetism
Hc 矫顽力 coercive force
磁性材料的磁滞回线- (hysteresis loop)
磁力线是闭合的！ Ñ BgdS 0 S
1230
0
-
磁路的基尔霍夫第二定律
作用在任何闭合磁路的总磁动势恒等于各 段磁路磁位降的代数和。
磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组成，则
N H 1 l I 1 H 2 l2 H n ln
n
NI Hili i 1
H1l1,H2l2,称为磁- 路各段的磁压降
-
permeance）
由于与电路的欧姆定律相似,故又称为磁路的欧姆定律。
-
1.2.5 线圈电感
L i
根据 N以及磁路的欧姆定律
LN2mN2
S
l
电感与结构参数以及磁性材料之间的关系式
-
磁路的基尔霍夫第一定律（磁通连续性原理）
通过任意闭合曲面S 的净磁通量必定恒为零。 自然界不存在独立的磁场源。 磁场中，磁力线通过任意闭合面后必然会从相反方向再次通过。
若对于均匀磁场，若B与S垂直，则
BS
磁场强度 H
单位：安培/米 （A/m）
(magnetic field strength)
为了分析磁场与电流的依存关系引入的辅助量
-
磁导率μ
单位：亨利/米（H/m）
(permeability)
真空的磁导率 μ0 、相对磁导率μr
大学物理电磁学知识点总结
大学物理电磁学总结一、三大定律库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷q1 和q2 之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
uuu r q q ur F21 = k 1 2 2 er rur u r 高斯定理：a) 静电场：Φ e = E d S = ∫s∑qiiε0（真空中）b) 稳恒磁场：Φ m =u u r r Bd S = 0 ∫s环路定理：a) 静电场的环路定理：b) 安培环路定理：二、对比总结电与磁∫Lur r L E dl = 0 ∫ ur r B dl = 0 ∑ I i （真空中）L电磁学静电场稳恒磁场稳恒磁场电场强度：E磁感应强度：B 定义：B =ur ur F 定义：E = (N/C) q0基本计算方法：1、点电荷电场强度：E =ur r u r dF （d F = Idl × B ）(T) Idl sin θ方向：沿该点处静止小磁针的N 极指向。
基本计算方法：urq ur er 4πε 0 r 2 1r ur u Idl × e r 0 r 1、毕奥-萨伐尔定律：d B = 2 4π r2、连续分布的电流元的磁场强度：2、电场强度叠加原理：ur n ur 1 E = ∑ Ei = 4πε 0 i =1r qi uu eri ∑ r2 i =1 inr ur u r u r 0 Idl × er B = ∫dB = ∫ 4π r 23、安培环路定理（后面介绍）4、通过磁通量解得（后面介绍）3、连续分布电荷的电场强度：ur ρ dV ur E=∫ e v 4πε r 2 r 0 ur σ dS ur ur λ dl ur E=∫ er , E = ∫ e s 4πε r 2 l 4πε r 2 r 0 04、高斯定理（后面介绍）5、通过电势解得（后面介绍）几种常见的带电体的电场强度公式：几种常见的磁感应强度公式：1、无限长直载流导线外：B = 2、圆电流圆心处：B = 3、圆电流轴线上：B =ur 1、点电荷：E =q ur er 4πε 0 r 2 10 I2R0 I 2π r2、均匀带电圆环轴线上一点：ur E=r qx i 2 2 32 4πε 0 ( R + x )R 2 IN 2 ( x 2 + R 2 )3 21 0α 23、均匀带电无限大平面：E =σ 2ε 0（N 为线圈匝数）4、无限大均匀载流平面：B =4、均匀带电球壳：E = 0( r < R )（α 是流过单位宽度的电流）ur E=q ur er (r > R ) 4πε 0 r 25、无限长密绕直螺线管内部：B = 0 nI （n 是单位长度上的线圈匝数）6、一段载流圆弧线在圆心处：B = （是弧度角，以弧度为单位）7、圆盘圆心处：B =r ur qr (r < R) 5、均匀带电球体：E = 4πε 0 R 3 ur E= q 4πε 0 r ur er (r > R ) 20 I 4π R0σω R2（σ 是圆盘电荷面密度，ω 圆盘转动的角速度）6、无限长直导线：E =λ 2πε 0 x λ 0(r > R ) 2πε 0 r7、无限长直圆柱体：E =E=λr (r < R) 4πε 0 R 2电场强度通量：N·m2·c-1）（磁通量：wb）（sΦ e = ∫ d Φ e = ∫ E cos θ dS = ∫s sur u r E d S通量u u r r Φ m = ∫ d Φ m = ∫ Bd S = ∫ B cos θ dS s s s若为闭合曲面：Φ e =∫sur u r E d S若为闭合曲面：u u r r Φ m = Bd S = B cos θ dS ∫ ∫s s均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
电磁学的基本定律和应用
电磁学的基本定律和应用电磁学是物理学中的重要分支，研究电荷和电流产生的电场和磁场以及它们之间的相互作用。
在电磁学中，有几个基本定律被广泛应用于各个领域，例如电路理论、电磁波传播和电磁感应等。
本文将介绍电磁学的基本定律以及它们在不同领域中的应用。
1. 库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本定律。
它表明两个电荷之间的作用力正比于它们的电荷量，并且与它们之间的距离的平方成反比。
数学表达式为：$$ F = k \frac{Q_1 Q_2}{r^2} $$其中，$F$为作用力，$Q_1$和$Q_2$分别为两个电荷的电荷量，$r$为两个电荷之间的距离，$k$为一个比例常数。
库仑定律的应用非常广泛。
例如，在电路理论中，我们可以利用库仑定律来计算电荷之间的作用力，从而分析电路中的电荷分布和电场强度。
此外，在原子物理学中，库仑定律也被用来描述原子核和电子之间的相互作用。
2. 安培定律安培定律是描述电流和磁场之间关系的基本定律。
根据安培定律，电流在导体周围产生的磁场的强度与电流的强度成正比。
数学表达式为：$$ B = \mu_0 \frac{I}{2\pi r} $$其中，$B$为磁场强度，$I$为电流的强度，$r$为距离电流的导线的距离，$\mu_0$为真空磁导率。
安培定律在电路理论和电磁波传播中有广泛的应用。
例如，在电路理论中，我们可以利用安培定律来计算导线周围的磁场强度，从而分析电磁感应现象。
在电磁波传播中，安培定律可以用来描述电磁波的传播和辐射。
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电场感应的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量通过一个线圈发生改变时，线圈中产生的感应电动势与磁通量的变化率成正比。
数学表达式为：$$ \varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt} $$其中，$\varepsilon$为感应电动势，$\Phi$为磁通量，$t$ 为时间。
法拉第电磁感应定律在电磁感应和变压器等领域中有重要的应用。
物理电磁学高二知识点
物理电磁学高二知识点电磁学是物理学的一个重要分支，主要研究电荷及电流所产生的电场和磁场以及它们之间的相互作用。
在高中物理的学习过程中，我们需要掌握一些基本的电磁学知识，下面将对这些知识点进行详细介绍。
一、电荷和电场1. 电荷的基本性质：电荷的基本单位是电子电荷，正电荷和负电荷相互吸引，同种电荷相互排斥。
2. 电场的概念：电荷周围存在电场，电场是空间中某一点受到电荷作用所受力的特性描述。
二、库仑定律和电场强度1. 库仑定律：两个点电荷间的电场力与电荷间的距离成反比。
2. 电场强度：单位正电荷在电场中所受到的力的大小称为电场强度。
a. 电场强度的计算公式：E = F / q，其中E表示电场强度，F 表示电场力，q表示电荷。
b. 电场强度的方向：由正电荷指向负电荷方向。
三、电势差和电势能1. 电势差：在电场中，如果电荷沿着电场线从位置A移到位置B，电势差等于电场力对电荷做的功除以电荷的大小。
2. 电势能：电荷在电场中具有的能量，电势能可以表示为电荷与电场之间相互作用的结果。
四、电容和电容量1. 电容的概念：导体上存储电荷的能力称为电容。
2. 电容器的组成：电容器由两个导体板和介质组成。
3. 电容量：电容器所能存储的电荷量称为电容量。
a. 电容量的计算公式：C = Q / V，其中C表示电容量，Q表示电荷量，V表示电压。
五、电流和电阻1. 电流的概念：单位时间内通过导体横截面的电荷量称为电流。
2. 电流的计算公式：I = ΔQ / Δt，其中I表示电流，ΔQ表示通过导体横截面的电荷量，Δt表示时间。
3. 电阻的概念：导体对电流流动的阻碍程度称为电阻。
4. 电阻和电导的关系：电阻和电导成反比。
六、欧姆定律1. 欧姆定律的表达式：U = IR，其中U表示电压，I表示电流，R表示电阻。
2. 欧姆定律的应用：可以通过欧姆定律计算电压、电流或电阻中的任意两个量。
七、磁场和磁感应强度1. 磁场的概念：磁场是由磁体所产生的力的特性描述，是空间中某一点受到磁力作用所受力的特性描述。
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。
第1章_电磁学的基本知识与基本定律 (1)
想一想，回答 下列问题：
1.电机中涉及那些基本电磁定律？试说明它们在电机中的作用？ 2.电机和变压器中存在哪两种电动势？各自的成因是什么？ 3.永久磁铁和软磁材料的磁滞回线有何不同？ 4.铁心中的磁滞损耗和涡流损耗如何产生？与那些因素有关？ 5.什么是磁饱和现象？磁路饱和对磁路的等效电感和磁阻及磁导有何影响？
铁磁材料具有三个显著特点：高导磁性、磁滞性和磁饱和性。
1. 铁磁材料的磁化及磁滞回线
为什么铁磁材料具有很强的导磁性能？
图1.10 铁磁材料的磁化
磁滞性
图1.11 磁性材料的磁滞回线
2.磁化曲线与饱和现象
应用：鉴于磁饱和性特点， 同时考虑铁心的利用率， 为确保不增加励磁磁势而 获得最大的磁通，通常把 电机或变压器的工作点选 在磁化曲线的膝点附近。
d dt
方向始终
3. 电磁力定律
f em Bil
通电导体在磁场中所受的电磁力、电流与 磁场之间的左手定则
4 . 磁路的欧姆定律
磁路：如同电路是电流所经过的路
径一样，磁通所经过的路径称为磁路。
磁路的组成：磁路通常由高导磁
性的磁性材料组成，通过磁路将磁 通约束在特定的路径中。 对于均匀磁路：
图1.6 变压器的简单磁路
3. 软磁材料与硬磁材料
图1.13 铁磁材料的磁滞回线
软磁材料
容易被磁化，若外加磁场， 能产生较高的磁通密度，一旦 外磁场消失，则剩磁Br较小。
主要用在交流电机和变压器 的磁路中。
硬磁材料
永磁材料，他们本身不容易被磁 化，也不容易消磁，即使外加磁 场消失，剩磁较大。
用在各类永磁电机中。
4. 铁磁材料中的铁耗
0 4 10 H / m
7
高中物理电磁学知识点归纳大全
高中物理电磁学知识点归纳大全一、电场。
1. 电荷与库仑定律。
- 电荷：自然界存在两种电荷，正电荷和负电荷。
电荷的多少叫电荷量，单位是库仑（C）。
- 库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
表达式为F = k(q_1q_2)/(r^2)，其中k = 9.0×10^9N· m^2/C^2。
2. 电场强度。
- 定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值，叫该点的电场强度，E=(F)/(q)。
单位是N/C或V/m。
- 点电荷的电场强度：E = k(Q)/(r^2)（Q为场源电荷电荷量）。
- 电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
3. 电场线。
- 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或无穷远；电场线越密的地方电场强度越大。
4. 电势与电势差。
- 电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，φ=(E_p)/(q)。
单位是伏特（V）。
- 电势差：电场中两点间电势的差值，U_AB=φ_A - φ_B，也等于把单位正电荷从A点移到B点电场力所做的功，U_AB=frac{W_AB}{q}。
5. 等势面。
- 电场中电势相等的点构成的面叫等势面。
等势面与电场线垂直；电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
6. 电容器与电容。
- 电容器：两个彼此绝缘又相距很近的导体可组成一个电容器。
- 电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，C=(Q)/(U)，单位是法拉（F），1F = 1C/V。
平行板电容器的电容C=(varepsilon S)/(4πkd)（varepsilon为介电常数，S为极板正对面积，d为极板间距）。
二、电路。
1. 电流。
- 定义：电荷的定向移动形成电流，I=(Q)/(t)，单位是安培（A）。
高中物理电磁学知识点总结
高中物理电磁学知识点总结一、静电场1. 电荷与库仑定律- 基本电荷（元电荷）的概念- 电荷守恒定律- 库仑定律：两个点电荷之间的相互作用力2. 电场- 电场强度的定义和计算- 电场线的性质- 电场的叠加原理3. 电势能与电势- 电势能和电势的定义- 电势差的计算- 等势面的概念4. 电容与电容器- 电容的定义和计算- 平行板电容器的电容公式- 电容器的串联和并联5. 静电场中的导体- 导体的静电平衡状态- 电荷在导体表面的分布- 尖端放电现象二、直流电路1. 电流与电压- 电流的定义和单位- 电压的概念和测量- 欧姆定律2. 串联和并联电路- 串联电路的电流和电压规律 - 并联电路的电流和电压规律3. 电阻- 电阻的定义和单位- 电阻的计算- 电阻的串联和并联4. 基尔霍夫定律- 基尔霍夫电流定律- 基尔霍夫电压定律- 基尔霍夫定律的应用5. 电源与电动势- 电源的概念- 电动势的定义和计算- 电池组的电动势和电压三、磁场1. 磁场的基本概念- 磁极和磁力线- 磁通量和磁通量密度2. 磁场的产生- 电流产生磁场的原理- 磁矩的概念3. 磁场对电流的作用- 安培力的计算- 洛伦兹力公式4. 电磁感应- 法拉第电磁感应定律- 楞次定律- 感应电动势的计算5. 电磁铁与变压器- 电磁铁的工作原理- 变压器的基本原理- 变压器的效率和功率传输四、交流电路1. 交流电的基本概念- 交流电的周期和频率- 瞬时值、最大值和有效值2. 交流电路中的电阻、电容和电感 - 交流电路中的电阻特性- 电容和电感对交流电的影响 - 阻抗的概念3. 交流电路的分析- 串联和并联交流电路的分析 - 相量法的应用- 功率因数的计算4. 谐振电路- 串联谐振和并联谐振的条件- 谐振频率的计算- 谐振电路的应用五、电磁波1. 电磁波的产生- 振荡电路产生电磁波的原理- 电磁波的传播特性2. 电磁波的性质- 电磁波的速度和波长- 电磁谱的概念3. 电磁波的应用- 无线电通信- 微波技术- 光波和光通信以上是高中物理电磁学的主要知识点总结。
大学物理电磁学基础知识点汇总
大学物理电磁学基础知识点汇总一、电场1、库仑定律库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。
其表达式为：＄F ＝ k\frac{q_1q_2}｛r^2}＄，其中$k$为库仑常量，＄q_1$和$q_2$为两个点电荷的电荷量，＄r$为它们之间的距离。
2、电场强度电场强度是描述电场力的性质的物理量，定义为单位正电荷在电场中所受到的力。
其表达式为：＄E ＝＼frac{F}｛q}＄。
对于点电荷产生的电场，其电场强度的表达式为：＄E ＝ k\frac{q}｛r^2}＄，方向沿径向向外（正电荷）或向内（负电荷）。
3、电场线电场线是用来形象地描述电场的一种工具。
电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。
静电场的电场线不闭合，始于正电荷或无穷远，终于负电荷或无穷远。
4、电通量电通量是通过某一面积的电场线条数。
对于匀强电场，通过平面的电通量为：＄＼Phi ＝ ES\cos\theta$，其中$E$为电场强度，＄S$为平面面积，＄＼theta$为电场强度与平面法线的夹角。
5、高斯定理高斯定理表明，通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量的代数和除以$＼epsilon_0$。
即：＄＼oint_S E\cdot dS ＝＼frac{1}｛＼epsilon_0}＼sum q$。
高斯定理是求解具有对称性电场分布的重要工具。
二、电势1、电势电势是描述电场能的性质的物理量，定义为把单位正电荷从电场中某点移动到参考点（通常取无穷远处）时电场力所做的功。
某点的电势等于该点到参考点的电势差。
点电荷产生的电场中某点的电势为：＄V ＝ k\frac{q}｛r}＄。
2、等势面等势面是电势相等的点构成的面。
等势面与电场线垂直，沿电场线方向电势降低。
3、电势差电场中两点之间的电势之差称为电势差，也称为电压。
其表达式为：＄U_{AB} ＝ V_A V_B$。
磁学知识点总结电磁感应定律和电磁感应现象
磁学知识点总结电磁感应定律和电磁感应现象电磁感应定律是电磁学中的重要理论基础，描述了电磁感应现象的规律。
本文将对电磁感应定律和电磁感应现象进行总结。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本规律。
当磁场的磁感应强度发生变化时，在磁场中的闭合回路内会产生感应电动势和感应电流。
法拉第电磁感应定律可以用一个简洁的数学公式表示：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。
该定律说明，当磁通量变化时，感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
2. 楞次定律楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，描述了感应电流的方向。
楞次定律表明，感应电流的方向总是使得产生它的磁场的磁通量发生变化的趋势减弱。
根据楞次定律，当磁通量增加时，感应电流的方向会使磁场的磁感应强度减小；当磁通量减少时，感应电流的方向会使磁场的磁感应强度增加。
楞次定律保证了能量守恒的原则。
3. 电磁感应现象电磁感应现象是电动势和电流产生的实际过程。
根据电磁感应定律，只有当磁通量发生变化时才会产生感应电动势。
常见的电磁感应现象包括：(1) 电磁感应发电机：在电磁感应发电机中，通过转动的磁场使得线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，驱动电流产生。
(2) 电磁感应涡流：当导体在磁场中运动或磁场发生变化时，会产生感应电动势，从而使电流在导体内部形成环状的涡流。
(3) 电磁感应感应加热：利用电磁感应现象可以进行感应加热，即将交变磁场通过导体产生涡流，利用涡流的阻碍作用产生热量。
(4) 变压器：变压器是利用电磁感应原理工作的电气设备，通过磁场感应导体中的电动势，将电能从一个线圈传输到另一个线圈。
4. 应用领域电磁感应定律和电磁感应现象在许多领域有着广泛的应用，例如：(1) 发电和能量转换：发电机和变压器是电能转换和传输的重要装置，利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
(2) 感应加热：利用电磁感应产生的涡流可以用于感应加热，广泛应用于工业加热、熔炼和医学领域。
第1章 电磁学的基本知识与基本定律
1.1 电路的基本定律
基尔霍夫电流定律(KCL):在电路节点上 基尔霍夫电压定律(KVL):在闭合回路中
∑i
k =1
n k =1
n
k
=0
=0
∑V
k
1.2 磁场的基本知识
通电导体周围会产生磁场,磁场是一个矢量. 用磁通密度(简称磁密)或磁感应强度)B 描述磁场的强弱. 为形象描绘磁场的空间分布情况,通常使用磁感应线 磁力线 磁力线. 为形象描绘磁场的空间分布情况,通常使用磁感应线—磁力线. 用带有方向的闭合曲线表示磁力线,曲线上任意点的切线方向表示磁感 应强度B 的方向.通过该点垂直于B的单位面积的磁感应线数目等于 该点B的大小. 磁力线方向:N→S
作用下,内部磁畴周期倒转方向, 作用下,内部磁畴周期倒转方向, 磁畴间会相互摩擦发热而耗能; 磁畴间会相互摩擦发热而耗能; 磁滞回线面积越大(硬磁材料) 磁滞回线面积越大(硬磁材料), 磁滞损耗越大. 磁滞损耗越大.
磁滞损耗: 磁滞损耗 Hysteresis
2 p h = K h f ∫ HdB = C h fBmV
磁场强度 H 介质中某点的磁感应强度B与介质磁导率μ之比.
H = B/
B = H
(1-2)
它表示在磁场中,若充满不同的介质,不同质点处的H是相同的,与介质无关;但 B会因为介质的不同而不同.H的单位:安/米(A/m);磁导率的单位: 亨/米(H/m) 真空的磁导率 为一常数 铁磁材料的 磁导率不是常数, 一般为
0 = 4π ×107 H / m
= r 0
铸钢材料的相对磁导率为 矽钢材料的相对磁导率为
r = 6000 ~ 7000电流下,铁心线圈的磁通比空心线圈的磁通大得多,这就是电机和 变压器通常都用铁磁材料来制造的原因.
高中物理电磁学知识点总结
高中物理电磁学知识点总结电磁学是高中物理的重要组成部分，它涵盖了众多概念、规律和应用。
以下是对高中物理电磁学知识点的详细总结。
一、电场1、库仑定律真空中两个静止的点电荷之间的作用力，与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
其表达式为：＄F ＝ k\frac{q_1q_2}｛r^2}＄，其中$k$为静电力常量。
2、电场强度描述电场强弱和方向的物理量。
定义式为$E ＝＼frac{F}｛q}＄，点电荷产生的电场强度公式为$E ＝ k\frac{Q}｛r^2}＄。
电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
3、电场线用于形象地描述电场分布的曲线。
电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远。
电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4、电势能电荷在电场中具有的势能。
电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从该点移动到零势能位置时电场力所做的功。
5、电势描述电场能的性质的物理量。
电场中某点的电势等于单位正电荷在该点所具有的电势能。
电势是标量，其大小与零电势点的选取有关。
6、等势面电场中电势相等的点构成的面。
等势面与电场线垂直，并且沿电场线方向电势逐渐降低。
二、电容器1、电容器的电容电容器所带电荷量$Q$与电容器两极板间的电势差$U$的比值，叫做电容器的电容。
定义式为$C ＝＼frac{Q}｛U}＄。
电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与电容器的形状、大小、介质等有关。
2、平行板电容器的电容平行板电容器的电容与极板的正对面积$S$成正比，与极板间的距离$d$成反比，与介质的介电常数$＼epsilon$成正比。
其表达式为$C ＝＼frac{＼epsilon S}｛4\pi kd}＄。
三、电路1、电流电荷的定向移动形成电流。
定义式为$I ＝＼frac{Q}｛t}＄，单位是安培（A）。
2、电阻导体对电流的阻碍作用。
电阻定律表达式为$R ＝＼rho\frac{l}｛S}＄，其中$＼rho$是电阻率，＄l$是导体的长度，＄S$是导体的横截面积。
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若对于均匀磁场，若B与S垂直，则 磁场强度 H
BS
单位：安培/米 （A/m）
(magnetic field strength) 为了分析磁场与电流的依存关系引入的辅助量
磁导率μ
单位：亨利/米（H/m） 真空的磁导率 μ0 、相对磁导率μr
(permeability)
反应导磁介质导磁性能的物理量
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
(magnetic flux density)
单位：特斯拉（T）
(magnetic induction)
用于表征磁场的强弱和方向。
磁通量 Φ
(magnetic flux)
单位：韦伯（Wb）
穿过某一截面积S的磁力线总数
B dS
NI
H l
i 1
n
i i
H 1l 1 , H 2l 2 , 称为磁路各段的磁压降
Ni H k lk H1l1 H 2l2 H
k 1
3
1.3 常用磁性材料及其特性
1.3.1 铁磁材料的磁化及磁滞回线
铁磁材料的磁化（magnetization）
Br 剩磁 residual magnetism
Hc 矫顽力 coercive force
磁性材料的磁滞回线 (hysteresis loop)
1.3.2 磁化曲线与饱和现象
初始磁化曲线 initial magnitization curve 基本磁化曲线 normal magnitization curve
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
(3) 当磁路中含有空气隙时，由 于其磁阻较大，要得到相等的磁感 应强度，必须增大励磁电流（线圈 匝数一定时）。 磁路中含有空气隙时，由于其 磁阻较大，磁动势几乎都降在空气 隙上面。遗憾的是，气隙的存在往 往避免不了。
漏 磁 通
主磁通
漏 磁 通
对于均匀磁路
l F Ni Hl Rm S m Bl
l Rm S
定义为磁路的磁阻 （reluctance）
磁阻的倒数
1 S m Rm l
称为磁导 （permeance）
由于与电路的欧姆定律相似,故又称为磁路的欧姆定律。
10 15 磁路的平均总长度为 l 39.2 cm 2
励磁磁动势
H1 l 770 39.2 10 301.84 A
2
（2）空气隙的磁场强度
0.9 5 H0 7 . 2 10 A/m 7 0 4 10 B0
铁心的平均长度 l 1 l 39.2 - 0.2 39 cm 对各段有
铁磁材料的涡流现象
注意 频率 f
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： （1）所需励磁磁动势。 （2）如果磁路中含有一个长度等于 0.2cm空气隙，所 需励磁磁动势。
解: （1）铸钢铁心的磁场强度，查铸钢的磁化曲线， B=0.9 T 时，磁场强度 H1=770 A/m
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）
软磁材料：磁滞回线窄、剩磁、矫顽力都小 硬磁材料：磁滞回线宽、剩磁、矫顽力都大
铁磁材料（ferromagnetic material）的磁滞回线
1.3.4 铁磁材料中的铁耗
磁滞损耗 ：由磁畴相互摩擦发热造成 hysteresis loss 涡流损耗 ：由铁心中感应的涡流产生
eddy-current loss
B H
磁动势 MMF 单位：安培 （A）
（magnetomotive force）
F Ni
磁链 ψ （flux linkage）
N
B和H的联系与区别: •磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场
强弱和方向）的两个物理量。
•由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质
（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均 为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响 （场的迭加原理）。 •因此，磁场的强弱可以有两种表示方法。
1.2.5 线圈电感
L i
根据
N 以及磁路的欧姆定律
L N m N
2
2
S
l
电感与结构参数以及磁性材料之间的关系式
磁路的基尔霍夫第一定律（磁通连续性原理）
通过任意闭合曲面S 的净磁通量必定恒为零。 自然界不存在独立的磁场源。 磁场中，磁力线通过任意闭合面后必然会从相反方向再次通过。
H 0 7.2 10 0.2 10 1440 A
5 2
H 1 l 1 770 39102 300 A
总磁通势为 NI H 0 H 1 l 1 1440 300 1740 A
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 的用铁量大大降低。
感应电势
E 4.44 fN m
磁通与感应电势的相量图
感应电势与磁场、 导体运动速度之间 的右手定则
e Blv
1.2.3 电磁力定律
通电导体产生的电磁 力与电流、磁场之间 的左手定则
f em Bil
1.2.4
磁路的欧姆定律
磁路：磁通所通过的路径。
是以高导磁性材料构成的使磁
通被限制在结构所确定的路径之中 的一种结构。
铁耗
iron 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 C h f B V
n m
涡流损耗
pe Ce f B V
2 2 2 m
铁耗
n 2 pFe ph pe (Ch f Bm Ce 2 f 2 Bm )V 2 CFe f 1.3 Bm G
B/T
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
c b
a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
a H/(A/m) 1.0103
O
a 铸铁
b 铸钢
c 硅钢片
1.3.3 软磁材料与硬磁材料
•单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介
质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为
A/m，是一个辅助物理量。。 •在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产
生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，是一个基本物
理量。
B H
此公式的深刻含义
在同样大小的电流作用下，铁芯线圈的磁通 比空心线圈的磁通哪个大？为什么？
磁通与其感应电势的参考方向
d d e N dt dt
当磁通按正弦规律变化时，即:
m sin t
0 0
则上式变为:
e(t ) 2fN m sin(t 90 ) 2 E sin(t 90 )
m m 0 为参考相量，则：
E j 4.44 fNm
磁力线是闭合的！
B dS 0
S
1 2 3 0
0
磁路的基尔霍夫第二定律
作用在任何闭合磁路的总磁动势恒等于各 段磁路磁位降的代数和。
磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组成，则
NI H 1 l 1 H 2 l 2 H n l n
L
Ｈ dｌ ik
H dl I
流取正号，反之取负号。
i
( I 2 I3 )
计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电
I4
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:
HL Ni
1.2.2 磁生电的基本定律—法拉第电磁感应定律
和电流在电路中被导体所限制
是极为相似 。
铁心导磁率远大于空气 磁力线几乎被限定在铁心规定的路径中 铁心外部的磁力线很少
主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。
励磁电流：励磁线圈中的电流。
直流:直流磁路 ，例如:直流电机 交流:交流磁路， 例如:变压器