大学物理电磁学部分总结.doc

电磁学部分总结
静电场部分
第一部分：静电场的基本性质和规律
电场是物质的一种存在形态，它同实物一样也具有能量、动量、质量等属性。静电场的物质特性的外在表现是：
(1)电场对位于其中的任何带电体都有电场力的作用
(2)带电体在电场中运动,电场力要作功——电场具有能量

1、描述静电场性质的基本物理量是场强和电势，掌握定义及二者间的关系。

电场强度

电势

2、反映静电场基本性质的两条定理是高斯定理和环路定理

要掌握各个定理的内容，所揭示的静电场的性质，明确定理中各个物理量的含义及影响各个量的因素。重点是高斯定理的理解和应用。

3、应用
(1)、电场强度的计算
a)、由点电荷场强公式 及场强叠加原理 计算场强

一、离散分布的点电荷系的场强

二、连续分布带电体的场强

其中，重点掌握电荷呈线分布的带电体问题

b)、由静电场中的高斯 定理计算场源分布具有高度对称性的带电体的场强分布
一般诸如球对称分布、轴对称分布和面对称分布，步骤及例题详见课堂笔记。还有可能结合电势的计算一起进行。

c)、由场强和电势梯度之间的关系来计算场强（适用于电势容易计算或电势分布已知的情形），掌握作业及课堂练习的类型即可。

（2）、电通量的计算
a)、均匀电场中S与电场强度方向垂直
b)、均匀电场，S 法线方向与电场强度方向成q角
c)、由高斯定理求某些电通量

（3）、电势的计算
a)、场强积分法（定义法）——根据已知的场强分布，按定义计算

b)、电势叠加法——已知电荷分布，由点电荷电势公式，利用电势叠加原理计算

第二部分：静电场中的导体和电介质
一、导体的静电平衡状态和条件
导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态称为静电平衡状态。
静电平衡下导体的特性：
（1）整个导体是等势体，导体表面是个等势面；
（2）导体内部场强处处为零，导体表面附近场强的大小与该
表面的电荷面密度成正比，方向与表面垂直；
（3）导体内部没有净电荷，净电荷只分布在外表面。
有导体存在时静电场的计算
1. 静电平衡的条件

原则： 2.基本性质方程：高斯定理
场强环路定理
3.电荷守恒定律

二、静电场中的电介质
掌握无限大、均匀的、各向同性的电介质的情况：

充满电场空间的各向同性均匀电介质内部的场强大小等于真空中场强的 倍，方向与真空中场强方向一致。

电位移矢量

介质中的高斯定理 （自由电荷）
掌握程度：作业中的情形

三、电容、电场能量
1、孤立导体的电容、电容器的电容计算；影响电容的因素；

电容器电容的大小只取决于极板的形状、大小、相对位置以及极板间的电介质情况
2、电容器的能量

3、电场能量
能量密度 适合任何电场

电场能量
课上例题或作业

稳恒磁场部分
第一部分：稳恒磁场的基本性质和规律
(1) 磁场是物质的一种形态，具有能量、质量、动量等。
(2)磁场是由运动电荷(或电流)产生的，它又对放入其中的运动电荷(或电流)有力的作用

1、描述稳恒磁场性质的基本物理量——磁感应强度

2、反映稳恒磁场基本性质的两条定理是高斯定理和安培环路环路定理
要掌握各个定理的内容，所揭示的稳恒磁场的性质，明确定理中各个物理量的含义及影响各个量的因素。重点是安培环路定理的理解和应用。

磁场中的高斯定理

安培环路定律
3、应用
(1)、磁感应强度的计算
a)、由毕——萨定律计算任意形状的载流导线的磁场
直线电流、圆形载流导线圆心及轴线上的、圆弧形载流导线在圆心处的磁感应强度计算。
b)、由磁场叠加原理 计算组合导线的磁感应强度，如
O
I

c)、利用安培环路定理计算场源分布具有高度对称性的磁感应强度
详见课堂例题
（2）、磁通量的计算
a)、均匀磁场中S与磁感应强度方向垂直
b)、均匀磁场，S 法线方向与磁感应强度方向成q角
c)、由高斯定理求某些磁通量
第二部分：磁场对运动电荷和电流的作用
1、带电粒子在均匀磁场中的运动：
三种情况：
在中学基础上会简单求解即可。
2、霍尔效应：霍尔电势差的表达式、会判断载流子类型、霍尔电势差的大小，正负。
3、磁场对电流的作用：会由安培定律计算安培力；

会由公式计算载流线圈的磁矩和磁力矩。
简单求解磁力的功.

第三部分：磁介质
要求同静电场：掌握无限大、均匀的、各向同性的磁介质的情况：

介质的磁导率

磁介质中的安培环路定理
掌握程度：作业中的情形

对于磁介质和铁磁质，按作业中的情况能够根据图示分清磁介质的种类，从铁磁质的磁滞回线判断剩磁、矫顽力、硬磁材料、矩磁材料和软磁材料。

电磁感应和电磁场部分
一、电磁感应基本定律
法拉第电磁感应定律

对N匝线圈
楞次定律——判断感应电流（电动势）方向
二、动生电动势和感生电动势
产生机理（非静电力或非静电场）、定义及求解。
对于任何感应电动势，都要求会用法拉第电磁感应定律计算。
对于动生电动势：要求会计算均匀磁场中平动和转动导体、非均匀磁场中平动的直导线中的动生电动势。
三、1、区分感生电场和静电场
2、知道涡电流的产生条件：大块的金属在磁场中运动，或
处在变化的磁场中

四、自感、互感、磁场能量
1、会求自感系数和自感电动势，知道影响自感系数的因素；
2、会求互感系数，知道影响互感系数的因素；
3、会由 计算载流线圈中的磁场能量
4、磁能密度和磁场能量

适合任何磁场

要求同作业。
五、电磁场理论
1、区分传导电流和位移电流
位移电流与传导电流是完全不同的概念，仅在产生磁场方面二者等价.
传导电流是自由电荷的宏观定向运动，只存在于导体中，有电荷流动，通过导体会产生焦耳热.
只要电场随时间变化，就有相应的位移电流.位移电流的实质是变化的电场， ID则无论是导体、介质或真空中都可以存在，无电荷流动，一般不存在热效应。在高频交变电场作用下，介质也发热，那是分子反复极化造成，不遵守焦耳—楞次定律.

2、掌握电磁波的基本特性，会根据特性求出未知的量（如作业）
变化的电场在其周围激发变化的磁场，变化的磁场在其周围又会激发变化的电场，这个变化的电磁场相互激发并以波的形式由近及远,以有限的速度在空间传播开去，就形成了电磁波。
在无限大均匀绝缘介质(或真空)中,平面电磁波的性质概括如下:
1. 电磁波是横波, 构成正交右旋关系.
电磁波是偏振波, 都在各自的平面内振动,且 是同位相的. 如图：

2. 在同一点的E、H值满足下式:

电磁波的波函数的幅值也满足
3. 电磁波的传播速度为
真空中