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大学物理电磁学PPT课件
contents
目录
电磁学基本概念与定律
静电场与高斯定理
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
电荷的基本性质
电场的概念
电场的描述
电场强度与电势
电荷是物质的一种基本属性，有正电荷和负电荷之分，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场可以用电场线来描述，电场线的疏密表示电场的强弱，电场线的切线方向表示电场的方向。
电场是电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度是描述电场力性质的物理量，电势是描述电场能的性质的物理量。
电荷的定向移动形成电流，电流的大小表示单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流的形成
磁场是电流周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的磁体或电流有力的作用。
磁场的概念
磁场可以用磁感线来描述，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。
磁场的描述
磁场对放入其中的电流有力的作用，这个力的大小与电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场的夹角有关。
磁场对电流的作用
电磁感应现象
当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流，这种现象称为电磁感应现象。
楞次定律
感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”。
互感与自感
当一线圈中的电流发生变化时，在临近的另一线圈中产生感应电动势，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。
法拉第电磁感应定律
感应电动势与磁通量变化率的负值成正比，即E=-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。
03
电磁波的应用
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。
01
电磁波的产生
变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波。
02
电磁波的性质
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。
02
静电场与高斯定理
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。
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。
电通量
电场线
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。
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
电荷的定向移动形成电流，单位时间内通过导体横截面的电荷量称为电流强度。
电流的定义
恒定电流
电阻和电阻率
大小和方向均不随时间变化的电流称为恒定电流。
导体对电流的阻碍作用称为电阻，电阻率则是表征材料导电性能好坏的物理量。
03
02
01
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。
磁场线
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。
磁通量
描述磁场强弱的物理量，与磁通量和面积有关。
磁感应强度
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。
安培环路定律
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。
毕奥-萨伐尔定律
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。
应用举例
04
电磁感应与交流电路
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流，且感应电动势等于磁通量对时间变化率的负值。
电磁感应定律
感应电流的方向总是要阻碍产生它的磁通量的变化。即当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
楞次定律
动生电动势
由于导体在磁场中运动而产生的电动势。其方向与磁场方向和导体运动方向垂直，大小与磁感应强度、导体长度和导体运动速度成正比。
感生电动势
由于磁场本身的变化而产生的电动势。其方向与磁场方向垂直，大小与磁感应强度的变化率成正比。
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时，该线圈本身会产生自感电动势，以阻碍电流的变化。自感系数与线圈的形状、大小、匝数以及周围介质的磁导率有关。
互感现象
当两个线圈靠近并存在磁耦合时，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产生感应电动势。互感系数与两个线圈的形状、大小、匝数以及它们之间的相对位置有关。
交流电路是指电流、电压和电动势的大小和方向都随时间作周期性变化的电路。与交流电相对应的是直流
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