电磁学概念集.docx

1.电荷及其守恒定律

一、 电荷
正负电荷：同性质电荷互相排斥，异性质电荷互相吸引
1.正电荷：丝绸摩擦过的玻璃板所带的电荷（质子带正电）
2.负电荷：毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷（电子带负电）

二、摩擦起电与感应起电（利用静电感应使金属导体带电的过程）

三、导体与绝缘体
金属导体中的自由电子与离子：
金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这就是自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子。正离子在自己平衡位置附近振动而不移动，自由电子穿梭其中，这是金属导电的缘由。
绝缘体中不存在这样的自由电子。

四、电荷守恒定律

五、电荷量（电量）与元电荷
3.电荷量（电量）：电荷的多少叫电荷量，单位是库伦，简称库（C）。
4.元电荷：电子和质子所带的电荷量是最小的电荷量，称为元电荷，用e表示。电荷量必定是元电荷的整数倍，也即是e的整数倍。
元电荷的电荷量：e=1.602 177 33×10 -19C，估算可取e=1.60×10 -19C
问题：1库伦电荷量有多少元电荷？答：6.24×1018

六、比荷（带电粒子电荷量与质量之比：电量/质量，单位是C/kg，库伦/千克）

2.库仑定律
一、库伦的方法：
1、 接触起电：与带电物体接触，会使得不带电物体带电。两个完全相同的金属球相互接触，电荷会在两球间平分。
2、 库伦扭秤：

二、库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量乘积成正比，与它们的距离平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

点电荷：带电体之间的距离比它们自身大小大得多时，可以认为所有的电量都集中在一个点，叫做点电荷。是一种类似于质点的理想化物理模型。

静电力（库仑力）：静止点电荷之间的作用力

静电力常量：K=9.0×109Nm2/C2
3.电场强度
一、超距作用论与场论
1、超距作用论：认为引力作用是既不需要媒介，也不需要时间，而是超越空间与时间而直接发生的相互作用。有人认为电磁作用也是超距作用。
3、 场论：

二、电场
电荷周围存在电场，电荷之间通过电场相互作用。运动电荷周围存在电磁场，静止电荷周围存在静电场。电场是客观存在，是一种物质存在方式。科学证明电磁场具有能量和动量，。

三、 电场强度（场强）
1、 场源电荷（源电荷）与试探电荷（检验电荷）
2、 电场强度（场强）：
定义：试探电荷q在电场中受到的库仑力为F，则定义E=F/q为电场强度。
点电荷的场强：单个点电荷电量为Q，则该点电荷在距离r处的某点产生的场强E=kQ r2 ，方向为正电荷在该点的受力方向。
场强是矢量，可以按照平行四边形定则叠加，方向是正电荷所受库仑力方向，单位是牛顿/库伦（N/C)。
3、匀强电场：电场中各点的场强大小相等，方向相同。匀强电场中的电场线是平行线

四、 电场线：画电场线是为了形象描述电场和场强。有如下特点：
1、 从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处
2、 电场线上任意一点的切线方向是该点的场强方向。电场线不相交。
3、 电场线密的地方，场强大；电场线疏的地方场强小。
各种电场线图：

4.电势能与电势
一、电势能
1.电场力做功与路径无关。带电粒子在电场中运动，如果初位置和末位置相同，则不论路径如何，电场力做功相同。
2.电荷在电场中存在电势能，用Ep表示，电势能与电荷的电量和电荷在电场中的位置有关。
3.电势能是相对的，一般规定电荷在离场源电荷无穷远处或者大地表面的电势能规定为0。电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能处电场力做的功。

二、 电势
1. 定义:如果电量为q的点电荷，在某点的电势能为Ep，则定义Ep/q为该点的电势。

试探电荷在场源电荷中的两个点A、B，A点更靠近场源电荷，默认无穷远处电势能为0，无穷远处电势为0
场源电荷
试探电荷
电势能正负
电势能大小
电势的正负
电势的大小
+
+
AB皆正
A＞B
正
A＞B
—
AB皆负
A＜B
正
A＞B
-
+
AB皆负
A＜B
负
A＜B
—
AB皆正
A＞B
负
A＜B
总结：
1、 电势反映电场的能量特性，与试探电荷无关；电势能是试探电荷在电场中的势能，与试探电荷有关。

2、在默认无穷远处电势能和电势为0的前提下，点电荷电场满足：
电势能：试探电荷在同性场源电荷的电场中，电势能为正；在异性场源电荷的电场中，电势能为负。
电势：正电荷产生的电场中，电势为正；负电荷产生的电场中，电势为负。

3、电势能和电势都是标量，有正负，有大小，无方向。电势能和电势的运算法则和大小比较，遵从代数的正负运算法则，Ep，q，φ都带正负号。

4、沿着电场线方向，电势降低。正电荷从电势高处到低处，电场力做正功，电势能减少；负电荷从电势高处到低处，电场力做负功，电势能增加。反之则反之。

三、 等势面
电势相等的点连接起来，构成等势面。电荷在等势面上运动，电场力不做功，电势能不变。等势面与电场线垂直，且从高电势处指向低电势处，故等势面不相交。

五、电势差
一、电势差（电压）：电场中两点电势的差值。