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2024大学物理电磁学PPT课件.pdf

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大学物理电磁学PPT课 件 •电磁学基本概念与定律 •静电场与高斯定理 目录•恒定电流与磁场 •电磁感应与交流电路 •电磁波辐射与传播 •电磁学实验方法与技巧 01 电磁学基本概念与定律 电荷与电场 电荷的基本性质电场的描述 电荷是物质的一种基本属性，有电场可以用电场线来描述，电场 正电荷和负电荷之分，同种电荷线的疏密表示电场的强弱，电场 相互排斥，异种电荷相互吸引。线的切线方向表示电场的方向。 电场的概念电场强度与电势 电场是电荷周围存在的一种特殊电场强度是描述电场力性质的物 物质，它对放入其中的电荷有力理量，电势是描述电场能的性质 的作用。的物理量。 电流与磁场 电流的形成磁场的概念 电荷的定向移动形成电流，电流的大小表示磁场是电流周围存在的一种特殊物质，它对 单位时间内通过导体横截面的电荷量。放入其中的磁体或电流有力的作用。 磁场的描述磁场对电流的作用 磁场可以用磁感线来描述，磁感线的疏密表磁场对放入其中的电流有力的作用，这个力 示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的大小与电流的大小、磁场的强弱以及电流 的方向。与磁场的夹角有关。 电磁感应定律 电磁感应现象法拉第电磁感应定律 当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产感应电动势与磁通量变化率的负值成正比，即E=- 生感应电流，这种现象称为电磁感应现象。n(ΔΦ)/(Δt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数， ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。 楞次定律互感与自感 感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通量当一线圈中的电流发生变化时，在临近的另一线圈 的变化，即“增反减同”。中产生感应电动势，叫做互感现象；一线圈中电流 变化时，会在线圈本身产生感应电动势，叫做自感 现象。 电磁波及其传播 电磁波的产生 01变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波。 电磁波的性质 02电磁波是一种横波，具有波粒二象性；电磁波在真空中的传播 速度等于光速。 电磁波的应用 03 电磁波在通信、广播、电视、雷达、遥感、医疗等领域有广泛 的应用。 02 静电场与高斯定理 静电场基本概念 静电场 静止电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质，对放入其中的电 荷有力的作用。 电场强度 描述电场强弱的物理量，与试探电荷无关，反映电场本身的性质。 电势 描述电场中某点电势能的物理量，与零电势点的选取有关。 电场线与电通量 电场线 形象地描述电场分布和方向的曲线， 起始于正电荷，终止于负电荷。 电通量 描述电场中穿过某一曲面的电场线条数 的物理量，反映该曲面与电场的相对关 系。 高斯定理及其应用 高斯定理 描述静电场中电场强度与电通量之间 关系的定理，是电磁学的基本定理之 一。 应用 求解具有对称性的带电体系的电场分 布，判断电场中是否存在电荷等。 静电场中导体与绝缘体 导体 容易导电的物体，内部电场为零，电荷分布在导体表面。 绝缘体 不容易导电的物体，内部存在电场，电荷分布在整个物体内部。 导体与绝缘体的区别 主要在于其内部自由电荷的多少和导电性能的好坏。在静电场中，导体内的电场强度为零， 而绝缘体内的电场强度不为零。此外，导体具有屏蔽外部电场的作用，而绝缘体则不具有这 种作用。 03 恒定电流与磁场 恒定电流基本概念 010203 电流的定义恒定电流电阻和电阻率 电荷的定向移动形成电流，大小和方向均不随时间变导体对电流的阻碍作用称 单位时间内通过导体横截化的电流称为恒定电流。为电阻，电阻率则是表征 面的电荷量称为电流强度。材料导电性能好坏的物理 量。 磁场线与磁通量 磁场线 形象地描述磁场分布和方向的曲线，磁感线越密 集表示磁场越强。 磁通量 穿过某一面积的磁感线条数称为磁通量，表示磁 场对该面积的穿透程度。 磁感应强度 描述磁场强弱的物理量，与磁通量和面积有关。 安培环路定律和毕奥-萨伐尔定律 安培环路定律 磁场中沿任何闭合路径的线积分等于该路径所包围的电流的代数和 的μ倍。 毕奥-萨伐尔定律 电流元在空间某点产生的磁感应强度与该电流元的大小、方向以及 该点到电流元的距离有关。 应用举例 利用安培环路定律和毕奥-萨伐尔定律求解磁场分布、磁感应强度等 问题。 磁场对电流作用力和霍尔效应 磁场对电流的作用力 通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向与电流和磁场的方向垂 直。 霍尔效应 当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的平行于磁场和电流方向 的两个端面之间会出现电势差，这一现象称为霍尔效应。 应用举例 利用磁场对电流的作用力和霍尔效应制作电动机、测量磁场等。 04 电磁感应与交流