大学电磁学总结
1.电磁学的知识点有哪些
高中电磁学知识点总结电磁学部分是高中物理学习的重点和难点部分,是大家进行高中物理学习必须掌握的一个部分。
这里从基本概念、基本规律、常见仪器、实验部分及常见题型等角度,进行电磁学知识点的归纳总结。 电磁学部分: 1、基本概念: 电场、电荷、点电荷、电荷量、电场力(静电力、库仑力)、电场强度、电场线、匀强电场、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容器、电容、电流强度、电压、电阻、电阻率、电热、电功率、热功率、纯电阻电路、非纯电阻电路、电动势、内电压、路端电压、内电阻、磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力、磁感线、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、自感现象、自感电动势、正弦交流电的周期、频率、瞬时值、最大值、有效值、感抗、容抗、电磁场、电磁波的周期、频率、波长、波速 2、基本规律: 电量平分原理(电荷守恒) 库伦定律(注意条件、比较-两个近距离的带电球体间的电场力) 电场强度的三个表达式及其适用条件(定义式、点电荷电场、匀强电场) 电场力做功的特点及与电势能变化的关系 电容的定义式及平行板电容器的决定式 部分电路欧姆定律(适用条件) 电阻定律 串并联电路的基本特点(总电阻;电流、电压、电功率及其分配关系) 焦耳定律、电功(电功率)三个表达式的适用范围 闭合电路欧姆定律 基本电路的动态分析(串反并同) 电场线(磁感线)的特点 等量同种(异种)电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点 常见电场(磁场)的电场线(磁感线)形状(点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场、条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流、通电螺线管) 电源的三个功率(总功率、损耗功率、输出功率;电源输出功率的最大值、效率) 电动机的三个功率(输入功率、损耗功率、输出功率) 电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线(图像及其应用;注意点、线、面、斜率、截距的物理意义) 安培定则、左手定则、楞次定律(三条表述)、右手定则 电磁感应想象的判定条件 感应电动势大小的计算:法拉第电磁感应定律、导线垂直切割磁感线 通电自感现象和断电自感现象 正弦交流电的产生原理 电阻、感抗、容抗对交变电流的作用 变压器原理(变压比、变流比、功率关系、多股线圈问题、原线圈串、并联用电器问题) 3、常见仪器: 示波器、示波管、电流计、电流表(磁电式电流表的工作原理)、电压表、定值电阻、电阻箱、滑动变阻器、电动机、电解槽、多用电表、速度选择器、质普仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计、日光灯、变压器、自耦变压器。
4、实验部分: (1)描绘电场中的等势线:各种静电场的模拟;各点电势高低的判定; (2)电阻的测量:①分类:定值电阻的测量;电源电动势和内电阻的测量;电表内阻的测量;②方法:伏安法(电流表的内接、外接;接法的判定;误差分析);欧姆表测电阻(欧姆表的使用方法、操作步骤、读数);半偏法(并联半偏、串联半偏、误差分析);替代法;*电桥法(桥为电阻、灵敏电流计、电容器的情况分析); (3)测定金属的电阻率(电流表外接、滑动变阻器限流式接法、螺旋测微器、游标卡尺的读数); (4)小灯泡伏安特性曲线的测定(电流表外接、滑动变阻器分压式接法、注意曲线的变化); (5)测定电源电动势和内电阻(电流表内接、数据处理:解析法、图像法); (6)电流表和电压表的改装(分流电阻、分压电阻阻值的计算、刻度的修改); (7)用多用电表测电阻及黑箱问题; (8)练习使用示波器; (9)仪器及连接方式的选择:①电流表、电压表:主要看量程(电路中可能提供的最大电流和最大电压);②滑动变阻器:没特殊要求按限流式接法,如有下列情况则用分压式接法:要求测量范围大、多测几组数据、滑动变阻器总阻值太小、测伏安特性曲线; (10)传感器的应用(光敏电阻:阻值随光照而减小、热敏电阻:阻值随温度升高而减小) 5、常见题型: 电场中移动电荷时的功能关系; 一条直线上三个点电荷的平衡问题; 带电粒子在匀强电场中的加速和偏转(示波器问题); 全电路中一部分电路电阻发生变化时的电路分析(应用闭合电路欧姆定律、欧姆定律;或应用“串反并同”;若两部分电路阻值发生变化,可考虑用极值法); 电路中连接有电容器的问题(注意电容器两极板间的电压、电路变化时电容器的充放电过程); 通电导线在各种磁场中在磁场力作用下的运动问题;(注意磁感线的分布及磁场力的变化); 通电导线在匀强磁场中的平衡问题; 带电粒子在匀强磁场中的运动(匀速圆周运动的半径、周期;在有界匀强磁场中的一段圆弧运动:找圆心-画轨迹-确定半径-作辅助线-应用几何知识求解;在有界磁场中的运动时间); 闭合电路中的金属棒在水平导轨或斜面导轨上切割磁感线时的运动问题; 两根金属棒在导轨上垂直切割磁感线的情况(左右手定则及楞次定律的应用、动量观点的应用); 带电粒子在复合场中的运动(正交、平行两种情况): ①.重力场、匀强电场的复合场; ②.重力场、匀强磁。
2.追加100分求份大学物理磁学总结及学习体会
课题 一、电荷 库仑定律 教学要求 识记:1、知道什么是点电荷; 2、知道电荷是守恒的;理解:3、能从摩擦起电和静电感应理解电荷守恒定律; 4、能够理解库仑定律的含义、公式表达和静电力常量;应用:5、会根据库仑定律的公式进行有关的计算。
重点难点 重点:库仑定律;难点:静电感应。 板书设计 教学准备 教材:P/90—95;《课课练》:P/63—66;实验器材:丝绸、导体、玻璃棒、橡胶棒、毛皮、验电器等;课件:详见《袁榴身物理教学资源库》光盘;教学过程详见下表: 内 容 双 边 活 动 备 注 <复习引入> 提问小结引入 1、物理学除了力学、热学,还有哪些分支学科?2、初中电磁学学习了哪些内容?根据初中电磁学,可以进一步学习高中知识。
那么高中电磁学从哪儿开始学起呢? 链接演示文稿 <新授内容> 第十四章、电场一、电荷 库仑定律 注意与老教材区别链接课件暂用“同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引”解释 1、电荷守恒 首先从自然界只有两种电荷开始,简单介绍电荷量的定义;接着通过摩擦起电的实验演示,引导学生先应用“同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引”分析其原因,后揭示电荷守恒的现象之一;着重演示静电感应的实验P/91(14-1),揭示电荷守恒的现象之二,从而强调指出这e799bee5baa6e58685e5aeb931333234333336是物理学中的又一基本规律。 2、元电荷 首先要求学生复习回忆电子和质子的电荷量,从而给出元电荷的定义; 强调指出这是又一个物理常数,要求学生能够记住其符号、大小和单位;最后简单介绍测量电子比荷的密立根实验。
3、库仑定律 首先演示实验(P/92图14-2)引导学生观察“电荷间相互作用力的大小跟什么因素有关”;根据实验结果得到库仑定律的内容表述;引导学生对比万有引力定律讨论库仑定律:(1)条件:点电荷(又一物理模型),(2)公式: (3)常数: =9.0*109N最后分析教材P/93【例题】。 链接课件 <练习巩固> 小结练习作业 详见Powerpoint演示文稿;《课课练》:P/63—66;教材P/94—95(3)(4)(5);阅读材料P/94“库仑扭秤实验”。
链接演示文稿 教 后 记 简评 关于静电感应的教学,本是证明电荷守恒定律的,因此一定要把握好难度。
3.追加100分求份大学物理磁学总结及学习体会
课题 一、电荷 库仑定律
教学要求 识记:1、知道什么是点电荷; 2、知道电荷是守恒的;理解:3、能从摩擦起电和静电感应理解电荷守恒定律; 4、能够理解库仑定律的含义、公式表达和静电力常量;应用:5、会根据库仑定律的公式进行有关的计算。
重点难点 重点:库仑定律;难点:静电感应。
板书设计
教学准备 教材:P/90—95;《课课练》:P/63—66;实验器材:丝绸、导体、玻璃棒、橡胶棒、毛皮、验电器等;课件:详见《袁榴身物理教学资源库》光盘;教学过程详见下表:
内 容 双 边 活 动 备 注
<;复习引入>
提问小结引入 1、物理学除了力学、热学,还有哪些分支学科?2、初中电磁学学习了哪些内容?根据初中电磁学,可以进一步学习高中知识。那么高中电磁学从哪儿开始学起呢? 链接演示文稿
<;新授内容>
第十四章、电场一、电荷 库仑定律 注意与老教材区别链接课件暂用“同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引”解释
1、电荷守恒 首先从自然界只有两种电荷开始,简单介绍电荷量的定义;接着通过摩擦起电的实验演示,引导学生先应用“同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引”分析其原因,后揭示电荷守恒的现象之一;着重演示静电感应的实验P/91(14-1),揭示电荷守恒的现象之二,从而强调指出这是物理学中的又一基本规律。
2、元电荷 首先要求学生复习回忆电子和质子的电荷量,从而给出元电荷的定义; 强调指出这是又一个物理常数,要求学生能够记住其符号、大小和单位;最后简单介绍测量电子比荷的密立根实验。
3、库仑定律 首先演示实验(P/92图14-2)引导学生观察“电荷间相互作用力的大小跟什么因素有关”;根据实验结果得到库仑定律的内容表述;引导学生对比万有引力定律讨论库仑定律:(1)条件:点电荷(又一物理模型),(2)公式: (3)常数: =9.0*109N最后分析教材P/93【例题】。 链接课件
<;练习巩固>
小结练习作业 详见Powerpoint演示文稿;《课课练》:P/63—66;教材P/94—95(3)(4)(5);阅读材料P/94“库仑扭秤实验”。 链接演示文稿
教 后 记
简评 关于静电感应的教学,本是证明电荷守恒定律的,因此一定要把握好难度。
4.大学物理电磁学或电磁学论文
电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有著紧密关系,广义的电磁学可以说是包含电学和磁学,但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波,电磁场以及有关电荷,带电物体的动力学等等。
电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典,是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格,有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分,是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。
电磁学的基本理论由19世纪的许多物理学家发展起来,麦克斯韦方程组通过一组方程统一了所有的这些工作,并且揭示出了光作为电磁波的本质。
电磁学的基本方程式为麦克斯韦方程组,此方程组在经典力学的相对运动转换(伽利略变换)下形式会变,在伽里略变换下,光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换,在此变换下,不同惯性座标下光速恒定。
二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变,光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之,洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。
静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。中国远古黄帝时候就已经发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始於16世纪。1600年英国医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert,1544~1603)发表了(Demagnete,magneticisque corporibus et de magnomagnete tellure)。他总结了前人对磁的研究,周密地讨论了地磁的性质,记载了大量实验,使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。
5.电磁学概述
研究电荷,电流产生电场,磁场的规律, 电场和磁场相互联系; 电磁场对电荷,电流的作用,电磁场对物质的各种效应; 电磁波的产生与传播.电磁场是一种特殊的物质 物质的电结构是物质的基本组成形式; 电磁场是物质世界的重要组成部分; 电磁作用是物质的基本相互作用.研究电磁运动现象及其规律 电磁学的应用 渗透到物理学的各个领域; 研究化学,生物学的重要基础; 科学技术的理论基石.力学,声学,光学,固体物理,半导体物理,光电子学,激光物理,量子物理,地球物理,天体物理 …… 电化学,量子化学,生物电,参量探测…… 电机,电器,电气,通信,雷达,电脑,电测…… 电磁学概述 大量实验事实表明,物体间的相互作用不是超距作用,而是由场传递的.电磁力就是由电磁场传递的.正是场与实物间的相互作用,才导致实物间的相互作用.电磁学:研究物质间电磁相互作用,研究电磁场的产生,变化和运动的规律.关于电磁现象的观察记录 公元前约585年希腊学者泰勒斯观察到用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物体."电"(electricity)这个词就是来源于希腊文琥珀.我国,战国时期《韩非子》中有关"司南" 的记载;《吕氏春秋》中有关"慈石召铁"的记载东汉时期王充所著《论衡》一书记有"顿牟缀芥,磁石引针"字句 电和磁现象的系统研究 英国威廉·吉尔伯特在1600年出版的《论磁,磁体和地球作为一个巨大的磁体》一书中描述了对电现象所做的研究,把琥珀,金刚石,蓝宝石,硫磺,树脂等物质摩擦后会吸引轻小物体的作用称为"电性",也正是他创造了"电"这个词.吉尔伯特第一次明确区分了以前常被人混在一起的电和磁这两种吸引.他指出这两种吸引之间有深刻的差异.电磁现象的定量研究 从1785年库仑定律的建立开始,其后通过泊松,高斯等人的研究形成了静电场(以及静磁场)的(超距作用)理论.伽伐尼于1786年发现了电流,后经伏特,欧姆,法拉第等人发现了关于电流的定律.1820年奥斯特发现了电流的磁效应,一两年内,毕奥,萨伐尔,安培,拉普拉斯等作了进一步定量的研究.1831年法拉第发现了有名的电磁感应现象,并提出了场和力线的概念,进一步揭示了电与磁的联系.在这样的基础上,麦克斯韦集前人之大成,再加上他极富创见的关于感应电场和位移电流的假说,建立了以一套方程组为基础的完整的宏观的电磁场理论.电磁学内容按性质来分,主要包括"场"和"路"两部分.大学物理偏重于从"场"的观点来进行阐述."场"不同于实物物质,它具有空间分布,但同样具有质量,能量和动量,对矢量场(包括静电场和磁场)的描述通常用到"通量"和"环流"两个概念及相应的通量定理和环路定理.静电场 相对于观察者静止的电荷所激发的电场.第一节 电荷的量子化 电荷守恒定律 电荷的种类(极性)1. 带电 用摩擦或其它方法可使物体带电.2. 电荷的概念 把带电体所带的电称为电荷.3. 正电荷和负电荷 电荷有两种:正电,负电.1750年,美国物理学家 富兰克林(B.FrankLin)首先命名.同性电荷相斥,异性电荷相吸.带电体所带电荷的多少叫电量.单位:库仑(C).4. 物质的电结构理论 物质由原子组成,原子由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成.中子不带电,质子带正电,电子带负电.质子数和中子数相等,原子呈电中性.电荷是实物粒子的一种属性,它描述了实物粒子的电性质.物体带电的本质是两种物体间发生了电子的转移.即一物体失去电子带正电,另一物体得到电子带负电.二,电荷的量子性1. 实验证明,在自然界中,电荷总是以一个基本单元的整数倍出现,即 n为1,2,3,……2. 电荷的这种只能取分立的,不连续量值的特性叫做电荷的量子性.3. 电荷的基本单元就是一个电子所带电量的绝对值—.1890年斯通尼引入了"电子"(electron)这一名称来表示带有负的基元电荷的粒子.1913年密立根设计了有名的油滴试验,直接测定了此基元电荷的量值.许多基本粒子都带有正的或负的基元电荷.微观粒子所带的基元电荷数常叫做它们各自的电荷数,都是正整数或负整数.近代物理从理论上预言基本粒子由若干种夸克或反夸克组成,每一个夸克或反夸克带有或的电量.至今尚未从实验中直接发现单独存在的夸克或反夸克,仅在一些间接的实验中得到验证.三,电荷守恒定律 由摩擦生电的实验可见,当一种电荷出现时,必然有相等量值的异号电荷同时出现;一种电荷消失时,必然有相等量值的异号电荷同时消失.因此,在孤立系统中,不管其中的电荷如何迁移,系统的电荷的代数和保持不变——电荷守恒定律.现代物理研究已表明,在粒子的相互作用过程中,电荷是可以产生和消失的.然而电荷守恒并未因此而遭到破坏.例如,电子对的"产生" 电子对的"湮灭" 四,电荷的运动不变性 一个电荷的电量与它的运动状态无关,即系统所带电荷与参考系的选取无关.第二节 库仑定律 一,点电荷的概念 当一个带电体本身的线度比所研究的问题中所涉及的距离小得多时,该带电体的形状与电荷在其上的分布状况均无关紧要,该带电体就可看作为一个带电的点,叫做点电荷.二,库仑定律1. 表述 在真空中,两个静止的点电荷之间的相互作用力,其。
6.大学物理知识总结
最低0.27元/天开通百度文库会员,可在文库查看完整内容> 原发布者:海清辉 大学物理第十一章:真空中的静电场一、电场强度:数值上等于单位正电荷在该点受到的电场力的大小,也等于单位面积电通量的大小(即电场线密度);方向与该点的受力方向(或者说电场线方向)一致。
二、电场强度的计算:a)点电荷的电场强度:b)电偶极子中垂线上任意一点的电场强度:(表示点到电偶极子连线的距离)c)均匀带电直棒:i.有限长度:ii.无限长(=0,):iii.半无限长:()三、电通量a)电场线:电场线上任意一点的切线方向与该点的电场强度E的方向一致,曲线的疏密程度表示该点电场强度的大小,即该点附近垂直于电场方向的单位面积所通过的电场线条数满足:电场中某点的电场强度大小等于该处的电场线密度,即该点附近垂直于电场方向的单位面积所通过的电场线条数。b)静电场电场线的特点:1.电场线起于正电荷(或无穷远),终于负电荷(或伸向无穷远),在无电荷的地方不会中断;2.任意两条电场线不相交,即静电场中每一点的电场强度只有一个方向;3.电场线不形成闭合回路;4.电场强处电场线密集,电场弱处电场线稀疏。
c)电通量i.均匀电场E穿过任意平面S的电通量:ii.非均匀电场E穿过曲面S的电通量:四、高斯定理a)b)表述:真空中任何静电场中,穿过任一闭合曲面的电通量,在数值上等于该闭合曲面内包围的电荷的代数和除以;c)理解:1.高斯定理表达式左边的E是闭合面上处的电场强度,他是由闭合面内外全部电荷共同产生的,即闭合曲面外的电。
7.求个大学电磁学论文
摘 要:介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态,对几种富有代表性的算法做了介绍,并比较了各自的优势和不足,包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。
关键词:矩量法;有限元法;时域有限差分方法;复射线方法 1 引 言 1864 年Maxwell在前人的理论(高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在)和实验的基础上建立了统一的电磁场理论,并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律,这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式,最后得到解析解。
这种方法可以得到问题的准确解,而且效率也比较高,但是适用范围太窄,只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧,甚至无法求得解析解。
20世纪60年代以来,随着电子计算机技术的发展,一些电磁场的数值计算方法发展起来,并得到广泛地应用,相对于经典电磁理论而言,数值方法受边界形状的约束大为减少,可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点,一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决,常需要将多种方法结合起来,互相取长补短,因此混和方法日益受到人们的重视。
本文综述了国内外计算电磁学的发展状况,对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。
频域技术主要有矩量法、有限差分方法等,频域技术发展得比较早,也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。
时域法的引入是基于计算效率的考虑,某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时,频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算,然后做傅里叶反变换才能求得解答,计算精度受到采样点的影响。
若有非线性部分随时间变化,采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法,如GTD, UTD和射线理论。
从求解方程的形式看,可以分为积分方程法(IE)和微分方程法(DE)。IE和DE相比,有如下特点:IE法的求解区域维数比DE法少一维,误差限于求解区域的边界,故精度高;IE法适合求无限域问题,DE法此时会遇到网格截断问题;IE法产生的矩阵是满的,阶数小,DE法所产生的是稀疏矩阵,但阶数大;IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题,DE法可直接用于这类问题〔1〕。
3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出,在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。
目前,作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法,有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。
其定解问题为: 应用变分原理,把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题,利用对区域D的剖分、插值,离散化变分问题为普通多元函数的极值问题,进而得到一组多元的代数方程组,求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤: ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。
②剖分场域D,并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题,得到如下一组代数方程组:其中:Kij为系数(刚度)矩阵;Xi为离散点的插值。
④选择合适的代数解法解式(2),即可得到待求边值问题的数值解Xi(i=1,2,…,N) (2)矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕: L(f)=g(3)其中:L是线性算子,f是未知的场或其他响应,g是已知的源或激励。 在通常的情况下,这个方程是矢量方程(二维或三维的)。
如果f能有方程解出,则是一个精确的解析解,大多数情况下,不能得到f的解析形式,只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1,f2,f3,…,fn的线性组合:其中:an是展开系数,fn为展开函数或基函数。
对于精确解式(2)通畅是无限项之和,且形成一个基函数的完备集,对近似解,将式 (2)带入式(1),再应用算子L的线性,便可以得到: m=1,2,3,…此方程组可写成矩阵形式f,以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。
在电磁散射问题中,散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。
如果目标特征尺度可以与波长比较,则可以采用一般的矩量法;如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围,那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响,有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的,因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比(N为离散点数),而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。
这时需要较高的数学技巧,如采用小波展开,选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 (3)时域有限差分方法 时域有限差分(FDTD)是电磁场的一种时域计算方法。
传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的,这些年以来,时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性,尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。
FDTD法直接求解。