【電動(dòng)力學(xué)】研究電磁運動(dòng)一般規律的科學(xué)。
它以麥克斯韋方程組和洛侖茲力公式為出發(fā)點(diǎn),運用數學(xué)方法,結合有關(guān)物質(zhì)結構的知識,建立完整的電磁理論,分別從宏觀(guān)和微觀(guān)的角度來(lái)闡明各種電磁現象。同量子理論結合又產(chǎn)生了量子電動(dòng)力學(xué)。
【電子的發(fā)現】19世紀末,電學(xué)興起,這提供了破壞原子的方法。在低壓氣體下放電,原子被分為帶電的兩部分。
1897年,美國的湯姆遜在研究該兩部分電荷時(shí),發(fā)現其一帶負電(稱(chēng)為電子),而另一個(gè)較重要的部分則帶正電。這一事實(shí)說(shuō)明原子不再是不可分割的。
1895年,德國的侖琴發(fā)現X光,接著(zhù)貝克勒爾及居里夫婦相繼發(fā)現放射性元素。放射性元素就是可放出“某些東西”的原子。
這些東西后來(lái)被稱(chēng)為α、β粒子,飛行很快。可穿透物質(zhì)。
這一穿透能力很快應用于探討原子內部構造的工具,實(shí)驗結果有時(shí)粒子毫無(wú)阻礙地通過(guò),有時(shí)則又發(fā)生猛烈的碰撞。用湯姆遜的原子模型不能解釋。
1911年盧瑟福為了解釋這一實(shí)驗結果,提出一個(gè)新的原子模型。他證明:原子中帶正電的部分必須集中于一個(gè)非常小而重的原子核里,而電子則如行星繞日般地圍著(zhù)原子核轉動(dòng),原子核與電子間是有很大空隙的。
用這一模型算出的數值,證實(shí)了實(shí)驗結果。【場(chǎng)的迭加原理】如果一個(gè)電場(chǎng)由n個(gè)點(diǎn)電荷共同激發(fā)時(shí),那么電場(chǎng)中任一點(diǎn)的總場(chǎng)強將等于n個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)各自產(chǎn)生場(chǎng)強的矢量和即【電力線(xiàn)】電力線(xiàn)是描述電場(chǎng)分布情況的圖像。
它是由一系列假想的曲線(xiàn)構成。曲線(xiàn)上各點(diǎn)的切線(xiàn)方向和該點(diǎn)的電場(chǎng)方向一致,曲線(xiàn)的疏密程度,跟該處的電場(chǎng)強度成正比。
電力線(xiàn)比較形象地表示出電場(chǎng)的強弱和方向。在靜電場(chǎng)中電力線(xiàn)從正電荷開(kāi)始而終止于負電荷,不形成閉合線(xiàn)也不中斷。
在渦旋電場(chǎng)中,電力線(xiàn)是沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)的閉合線(xiàn)。由于電場(chǎng)中的某一點(diǎn)只有一個(gè)電場(chǎng)方向,所以任何兩條電力線(xiàn)不能相交。
電力線(xiàn)上各點(diǎn)的電勢(電位)沿電力線(xiàn)方向不斷減小。【法拉第】(Faraday,Michel,1791~1867)法拉第是著(zhù)名的英國物理學(xué)家和化學(xué)家。
他發(fā)現了電磁感應現象,這在物理學(xué)上起了重要的作用。1834年他研究電流通過(guò)溶液時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)變化,提出了法拉第電解定律。
這一定律為發(fā)展電結構理論開(kāi)辟了道路,也是應用電化學(xué)的基礎。1845年9月13日法拉第發(fā)現,一束平面偏振光通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生旋轉,這種現象被稱(chēng)為“法拉第效應”。
光既然與磁場(chǎng)發(fā)生相互作用,法拉第便認為光具有電磁性質(zhì)。1852年他引進(jìn)磁力線(xiàn)概念。
他主張電磁作用依靠充滿(mǎn)空間的力線(xiàn)傳遞,為麥克斯韋電磁理論開(kāi)辟了道路,也是提出光的電磁波理論的先驅?zhuān)暮芏喑删投际呛苤匾摹Ц拘缘睦碚摗K圃炝耸澜缟系谝慌_發(fā)電機。
所有現代發(fā)電機都是根據法拉第的原理制作的。法拉第還發(fā)現電介質(zhì)的作用,創(chuàng )立了介電常數的概念。
后來(lái)電容的單位“法拉”就是用他的名字命名的。法拉第從小就熱愛(ài)科學(xué),立志獻身于科學(xué)事業(yè),終于成為了一個(gè)偉大的物理學(xué)家。
【麥克斯韋】Maxwell James Clerk英國物理學(xué)家(1831~1879)。阿伯丁的馬里查爾學(xué)院和倫敦皇家學(xué)院、劍橋大學(xué)教授,并且是著(zhù)名的卡文迪什實(shí)驗室的奠基人。
皇家學(xué)會(huì )會(huì )員。在湯姆遜的影響下進(jìn)行電磁學(xué)的研究,提出了著(zhù)名的麥克斯韋方程式,這是電磁學(xué)中場(chǎng)的最基本的理論。
麥克斯韋從理論上計算出電磁波傳播速度等于光速,他認為:光就是電磁波的一種形態(tài)。對于統計力學(xué)、氣體分子運動(dòng)論的建立也作出了貢獻。
引進(jìn)了氣體分子的速度分布律以及分子之間相互碰撞的平均自由程的概念。著(zhù)有《論法拉第力線(xiàn)》、《論物理力線(xiàn)》、《電磁場(chǎng)運動(dòng)論》、《論電和磁》、《氣體運動(dòng)論的證明》、《氣體運動(dòng)論》。
還著(zhù)有《熱理論》、《物質(zhì)與運動(dòng)》等教科書(shū)。【超距作用】一些早期的經(jīng)典物理學(xué)者認為對于不相接觸的物體間發(fā)生相互作用,如兩電荷之間的作用力以及物體之間的萬(wàn)有引力都是所謂的“超距作用力”。
這種力與存在于兩物體間的物質(zhì)無(wú)關(guān),而是以無(wú)限大速度在兩物體間直接傳遞的。但是,電磁場(chǎng)的傳播速度等于光速的這一事實(shí)說(shuō)明電的作用力和電場(chǎng)的傳播速度是有限的。
因此“超距作用”論便自然被否定了。實(shí)際上,電磁場(chǎng)就是物質(zhì)的一種形態(tài),因此不需借助其他物質(zhì)傳遞。
【導體】在外電場(chǎng)作用下能很好地傳導電流的物體叫做導體。導體之所以能導電,是由于它具有大量的可以自由移動(dòng)的帶電粒子(自由電子、離子等)。
電導率在102(歐姆·厘米)-1以上的固體(如金屬),以及電解液等都是導體。金屬和電解液分別依靠自由電子和正負離子起導電作用。
【自由電荷】存在于物質(zhì)內部,在外電場(chǎng)作用下能夠自由運動(dòng)的正負電荷。金屬導體中的自由電荷是帶負電的電子,因為金屬原子中的外層電子與原子核的聯(lián)系很弱,在其余原子的作用下會(huì )脫離原來(lái)的原子而在整塊金屬中自由運動(dòng),在沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)這種運動(dòng)是雜亂無(wú)章的,因此不會(huì )形成電流。
在外電場(chǎng)作用下,電子能按一定方向流動(dòng)而形成電流。電解液或氣體中的離子也都是自由電荷。
【束縛電荷】電介質(zhì)中的分子在電結構方面的特征是原子核對電子有很大的束縛力,即使在外電場(chǎng)的作用下,這些電荷也只能在微觀(guān)范圍有所偏離。但它。
高中電磁學(xué)知識點(diǎn)總結 電磁學(xué)部分是高中物理學(xué)習的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分,是大家進(jìn)行高中物理學(xué)習必須掌握的一個(gè)部分。
這里從基本概念、基本規律、常見(jiàn)儀器、實(shí)驗部分及常見(jiàn)題型等角度,進(jìn)行電磁學(xué)知識點(diǎn)的歸納總結。 電磁學(xué)部分: 1、基本概念: 電場(chǎng)、電荷、點(diǎn)電荷、電荷量、電場(chǎng)力(靜電力、庫侖力)、電場(chǎng)強度、電場(chǎng)線(xiàn)、勻強電場(chǎng)、電勢、電勢差、電勢能、電功、等勢面、靜電屏蔽、電容器、電容、電流強度、電壓、電阻、電阻率、電熱、電功率、熱功率、純電阻電路、非純電阻電路、電動(dòng)勢、內電壓、路端電壓、內電阻、磁場(chǎng)、磁感應強度、安培力、洛倫茲力、磁感線(xiàn)、電磁感應現象、磁通量、感應電動(dòng)勢、自感現象、自感電動(dòng)勢、正弦交流電的周期、頻率、瞬時(shí)值、最大值、有效值、感抗、容抗、電磁場(chǎng)、電磁波的周期、頻率、波長(cháng)、波速 2、基本規律: 電量平分原理(電荷守恒) 庫倫定律(注意條件、比較-兩個(gè)近距離的帶電球體間的電場(chǎng)力) 電場(chǎng)強度的三個(gè)表達式及其適用條件(定義式、點(diǎn)電荷電場(chǎng)、勻強電場(chǎng)) 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)及與電勢能變化的關(guān)系 電容的定義式及平行板電容器的決定式 部分電路歐姆定律(適用條件) 電阻定律 串并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)(總電阻;電流、電壓、電功率及其分配關(guān)系) 焦耳定律、電功(電功率)三個(gè)表達式的適用范圍 閉合電路歐姆定律 基本電路的動(dòng)態(tài)分析(串反并同) 電場(chǎng)線(xiàn)(磁感線(xiàn))的特點(diǎn) 等量同種(異種)電荷連線(xiàn)及中垂線(xiàn)上的場(chǎng)強和電勢的分布特點(diǎn) 常見(jiàn)電場(chǎng)(磁場(chǎng))的電場(chǎng)線(xiàn)(磁感線(xiàn))形狀(點(diǎn)電荷電場(chǎng)、等量同種電荷電場(chǎng)、等量異種電荷電場(chǎng)、點(diǎn)電荷與帶電金屬板間的電場(chǎng)、勻強電場(chǎng)、條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線(xiàn)、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管) 電源的三個(gè)功率(總功率、損耗功率、輸出功率;電源輸出功率的最大值、效率) 電動(dòng)機的三個(gè)功率(輸入功率、損耗功率、輸出功率) 電阻的伏安特性曲線(xiàn)、電源的伏安特性曲線(xiàn)(圖像及其應用;注意點(diǎn)、線(xiàn)、面、斜率、截距的物理意義) 安培定則、左手定則、楞次定律(三條表述)、右手定則 電磁感應想象的判定條件 感應電動(dòng)勢大小的計算:法拉第電磁感應定律、導線(xiàn)垂直切割磁感線(xiàn) 通電自感現象和斷電自感現象 正弦交流電的產(chǎn)生原理 電阻、感抗、容抗對交變電流的作用 變壓器原理(變壓比、變流比、功率關(guān)系、多股線(xiàn)圈問(wèn)題、原線(xiàn)圈串、并聯(lián)用電器問(wèn)題) 3、常見(jiàn)儀器: 示波器、示波管、電流計、電流表(磁電式電流表的工作原理)、電壓表、定值電阻、電阻箱、滑動(dòng)變阻器、電動(dòng)機、電解槽、多用電表、速度選擇器、質(zhì)普儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計、日光燈、變壓器、自耦變壓器。
4、實(shí)驗部分: (1)描繪電場(chǎng)中的等勢線(xiàn):各種靜電場(chǎng)的模擬;各點(diǎn)電勢高低的判定; (2)電阻的測量:①分類(lèi):定值電阻的測量;電源電動(dòng)勢和內電阻的測量;電表內阻的測量;②方法:伏安法(電流表的內接、外接;接法的判定;誤差分析);歐姆表測電阻(歐姆表的使用方法、操作步驟、讀數);半偏法(并聯(lián)半偏、串聯(lián)半偏、誤差分析);替代法;*電橋法(橋為電阻、靈敏電流計、電容器的情況分析); (3)測定金屬的電阻率(電流表外接、滑動(dòng)變阻器限流式接法、螺旋測微器、游標卡尺的讀數); (4)小燈泡伏安特性曲線(xiàn)的測定(電流表外接、滑動(dòng)變阻器分壓式接法、注意曲線(xiàn)的變化); (5)測定電源電動(dòng)勢和內電阻(電流表內接、數據處理:解析法、圖像法); (6)電流表和電壓表的改裝(分流電阻、分壓電阻阻值的計算、刻度的修改); (7)用多用電表測電阻及黑箱問(wèn)題; (8)練習使用示波器; (9)儀器及連接方式的選擇:①電流表、電壓表:主要看量程(電路中可能提供的最大電流和最大電壓);②滑動(dòng)變阻器:沒(méi)特殊要求按限流式接法,如有下列情況則用分壓式接法:要求測量范圍大、多測幾組數據、滑動(dòng)變阻器總阻值太小、測伏安特性曲線(xiàn); (10)傳感器的應用(光敏電阻:阻值隨光照而減小、熱敏電阻:阻值隨溫度升高而減小) 5、常見(jiàn)題型: 電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)的功能關(guān)系; 一條直線(xiàn)上三個(gè)點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題; 帶電粒子在勻強電場(chǎng)中的加速和偏轉(示波器問(wèn)題); 全電路中一部分電路電阻發(fā)生變化時(shí)的電路分析(應用閉合電路歐姆定律、歐姆定律;或應用“串反并同”;若兩部分電路阻值發(fā)生變化,可考慮用極值法); 電路中連接有電容器的問(wèn)題(注意電容器兩極板間的電壓、電路變化時(shí)電容器的充放電過(guò)程); 通電導線(xiàn)在各種磁場(chǎng)中在磁場(chǎng)力作用下的運動(dòng)問(wèn)題;(注意磁感線(xiàn)的分布及磁場(chǎng)力的變化); 通電導線(xiàn)在勻強磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題; 帶電粒子在勻強磁場(chǎng)中的運動(dòng)(勻速圓周運動(dòng)的半徑、周期;在有界勻強磁場(chǎng)中的一段圓弧運動(dòng):找圓心-畫(huà)軌跡-確定半徑-作輔助線(xiàn)-應用幾何知識求解;在有界磁場(chǎng)中的運動(dòng)時(shí)間); 閉合電路中的金屬棒在水平導軌或斜面導軌上切割磁感線(xiàn)時(shí)的運動(dòng)問(wèn)題; 兩根金屬棒在導軌上垂直切割磁感線(xiàn)的情況(左右手定則及楞次定律的應用、動(dòng)量觀(guān)點(diǎn)的應用); 帶電粒子在復合場(chǎng)中的運動(dòng)(正交、平行兩種。
電磁學(xué)中的四個(gè)核心定律 高中物理教材(新課標版)3-1教材和3-2教材主要內容是圍繞電磁學(xué)四個(gè)最基本的定律是展開(kāi)的,他們是1、電荷守恒定律2、庫侖定律3、畢奧薩法爾定律4、法拉第電磁感應定律。
教材首先介紹電荷守恒定律,其內容是在一個(gè)孤立的系統中電荷的代數和不變化,自然界中不但只有兩種電荷,且這兩種電荷的代數和不發(fā)生變化。電荷之間有相互的作用力,庫侖定律是闡述兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用的關(guān)系的定量的表達式。
對于電荷之間作用力的理解當時(shí)有兩種對立的觀(guān)點(diǎn):是近距作用還是超距作用。后來(lái)人們還是接受電荷之間的作用滿(mǎn)足近距作用的觀(guān)點(diǎn),對于這個(gè)觀(guān)點(diǎn)的解釋?zhuān)岢鰣?chǎng)的概念,就是說(shuō)電荷之間的作用是通過(guò)電場(chǎng)這種介質(zhì)相互作用的,這樣就能支持近距作用的觀(guān)點(diǎn)。
那么什么是場(chǎng)哪?場(chǎng)有什么特點(diǎn)哪?教材自然過(guò)渡到對電場(chǎng)基本性質(zhì)的認識。在電場(chǎng)中的電荷受到電場(chǎng)力的作用,在電場(chǎng)中的電荷具有能。
為了描述場(chǎng)對電荷有力的性質(zhì)引入了電場(chǎng)強度這個(gè)物理量,為了描述電荷在場(chǎng)中具有能這個(gè)性質(zhì)引入電勢能、電勢和電勢差這些物理量。應該說(shuō)帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng)這個(gè)知識點(diǎn)是對于力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的一個(gè)具體的事例而已。
就其知識上來(lái)說(shuō)不是難以理解的地方,但是考試經(jīng)常在這個(gè)地方出題。畢奧薩法爾定律是描述電流元之間的作用力的,為了解釋電流元之間的作用力必須說(shuō)明電流之間作用是通過(guò)磁場(chǎng)這種介質(zhì)相互作用的,也就是說(shuō)電流之間的作用是電流在磁場(chǎng)中受到力的作用。
那么磁場(chǎng)有什么性質(zhì)哪?磁場(chǎng)對電流有力的作用就是安培力。磁場(chǎng)對運動(dòng)的電荷有力的作用這就是洛侖茲力。
我們在力的基礎上研究安培力和洛侖茲的特點(diǎn),洛侖茲力對電荷不作功,不能改變電荷的動(dòng)能。充當作圓周運動(dòng)的向心力。
法拉第電磁感應定律說(shuō)明了電和磁之間的關(guān)系,在什么條件下磁能生電,它與奧斯特電流能生磁是對稱(chēng)的關(guān)系。變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng)。
最后由邁克斯韋把電和磁統一起來(lái)了,建立了電磁場(chǎng)的理論。
電磁學(xué)中的四個(gè)核心定律高中物理教材(新課標版)3-1教材和3-2教材主要內容是圍繞電磁學(xué)四個(gè)最基本的定律是展開(kāi)的,他們是1、電荷守恒定律2、庫侖定律3、畢奧薩法爾定律4、法拉第電磁感應定律。
教材首先介紹電荷守恒定律,其內容是在一個(gè)孤立的系統中電荷的代數和不變化,自然界中不但只有兩種電荷,且這兩種電荷的代數和不發(fā)生變化。電荷之間有相互的作用力,庫侖定律是闡述兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用的關(guān)系的定量的表達式。
對于電荷之間作用力的理解當時(shí)有兩種對立的觀(guān)點(diǎn):是近距作用還是超距作用。后來(lái)人們還是接受電荷之間的作用滿(mǎn)足近距作用的觀(guān)點(diǎn),對于這個(gè)觀(guān)點(diǎn)的解釋?zhuān)岢鰣?chǎng)的概念,就是說(shuō)電荷之間的作用是通過(guò)電場(chǎng)這種介質(zhì)相互作用的,這樣就能支持近距作用的觀(guān)點(diǎn)。
那么什么是場(chǎng)哪?場(chǎng)有什么特點(diǎn)哪?教材自然過(guò)渡到對電場(chǎng)基本性質(zhì)的認識。在電場(chǎng)中的電荷受到電場(chǎng)力的作用,在電場(chǎng)中的電荷具有能。
為了描述場(chǎng)對電荷有力的性質(zhì)引入了電場(chǎng)強度這個(gè)物理量,為了描述電荷在場(chǎng)中具有能這個(gè)性質(zhì)引入電勢能、電勢和電勢差這些物理量。應該說(shuō)帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng)這個(gè)知識點(diǎn)是對于力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的一個(gè)具體的事例而已。
就其知識上來(lái)說(shuō)不是難以理解的地方,但是考試經(jīng)常在這個(gè)地方出題。畢奧薩法爾定律是描述電流元之間的作用力的,為了解釋電流元之間的作用力必須說(shuō)明電流之間作用是通過(guò)磁場(chǎng)這種介質(zhì)相互作用的,也就是說(shuō)電流之間的作用是電流在磁場(chǎng)中受到力的作用。
那么磁場(chǎng)有什么性質(zhì)哪?磁場(chǎng)對電流有力的作用就是安培力。磁場(chǎng)對運動(dòng)的電荷有力的作用這就是洛侖茲力。
我們在力的基礎上研究安培力和洛侖茲的特點(diǎn),洛侖茲力對電荷不作功,不能改變電荷的動(dòng)能。充當作圓周運動(dòng)的向心力。
法拉第電磁感應定律說(shuō)明了電和磁之間的關(guān)系,在什么條件下磁能生電,它與奧斯特電流能生磁是對稱(chēng)的關(guān)系。變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng)。
最后由邁克斯韋把電和磁統一起來(lái)了,建立了電磁場(chǎng)的理論。
電磁學(xué)是研究電磁和電磁的相互作用現象,及其規律和應用的物理學(xué)分支學(xué)科。根據近代物理學(xué)的觀(guān)點(diǎn),磁的現象是由運動(dòng)電荷所產(chǎn)生的,因而在電學(xué)的范圍內必然不同程度地包含磁學(xué)的內容。所以,電磁學(xué)和電學(xué)的內容很難截然劃分,而“電學(xué)”有時(shí)也就作為“電磁學(xué)”的簡(jiǎn)稱(chēng)。
早期,由于磁現象曾被認為是與電現象獨立無(wú)關(guān)的,同時(shí)也由于磁學(xué)本身的發(fā)展和應用,如近代磁性材料和磁學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的磁效應和磁現象的發(fā)現和應用等等,使得磁學(xué)的內容不斷擴大,所以磁學(xué)在實(shí)際上也就作為一門(mén)和電學(xué)相平行的學(xué)科來(lái)研究了。
電磁學(xué)從原來(lái)互相獨立的兩門(mén)科學(xué)(電學(xué)、磁學(xué))發(fā)展成為物理學(xué)中一個(gè)完整的分支學(xué)科,主要是基于兩個(gè)重要的實(shí)驗發(fā)現,即電流的磁效應和變化的磁場(chǎng)的電效應。這兩個(gè)實(shí)驗現象,加上麥克斯韋關(guān)于變化電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)的假設,奠定了電磁學(xué)的整個(gè)理論體系,發(fā)展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術(shù)。
麥克斯韋電磁理論的重大意義,不僅在于這個(gè)理論支配著(zhù)一切宏觀(guān)電磁現象(包括靜電、穩恒磁場(chǎng)、電磁感應、電路、電磁波等等),而且在于它將光學(xué)現象統一在這個(gè)理論框架之內,深刻地影響著(zhù)人們認識物質(zhì)世界的思想。
電子的發(fā)現,使電磁學(xué)和原子與物質(zhì)結構的理論結合了起來(lái),洛倫茲的電子論把物質(zhì)的宏觀(guān)電磁性質(zhì)歸結為原子中電子的效應,統一地解釋了電、磁、光現象。
和電磁學(xué)密切相關(guān)的是經(jīng)典電動(dòng)力學(xué),兩者在內容上并沒(méi)有原則的區別。一般說(shuō)來(lái),電磁學(xué)偏重于電磁現象的實(shí)驗研究,從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學(xué)的基本規律;經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)則偏重于理論方面,它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎,研究電磁場(chǎng)分布,電磁波的激發(fā)、輻射和傳播,以及帶電粒子與電磁場(chǎng)的相互作用等電磁問(wèn)題,也可以說(shuō),廣義的電磁學(xué)包含了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)。
公元前七世紀
發(fā)現磁石
管子(中國) thale(泰勒斯 希臘)
公元前二世紀
靜電吸引
西漢初年
1600年
《地磁論》論述磁并導入“電的”electric
William Gilbert(吉爾伯特)
英國女王的御臣
1745年
萊頓瓶
電容器的原形,存貯電
Pieter van musschenbrock
(穆欣布羅克 荷蘭萊頓)
Ewald Georg Von Kleit
(克萊斯特 德國)
1747年
電荷守恒定律
(正,負電的引入)
Benjamim Franktin
(富蘭克林 美國)
1754年
避雷針
(電的實(shí)際應用)
Procopius Dirisch
(狄維施)
1785年
庫侖定律
電磁學(xué)進(jìn)入科學(xué)行列
Charles Auguste de Coulom
(庫侖 法國)
1799年
發(fā)明電池
提供較長(cháng)時(shí)間的電流
Alessandro Graf Volta
(伏打 意大利)
1820年
電流的磁效應
(電產(chǎn)生磁)
安培分子電流說(shuō)
畢奧-薩伐爾定律
Hans Chanstan Oersted
(奧斯特 丹麥)
Andre Marie Ampere
(安培 法國)
Jean-Baptute Biot,Felix Savart
(畢奧,薩伐爾)
1826年
歐姆定律
Georg Simon ohm(歐姆)
1831年
電磁感應現象
(磁產(chǎn)生電)
Michael Faraday
(法拉第 英國)
1834年
楞次定律
楞次
1865年
麥克斯韋方程組
建立了電磁學(xué)理論,
預言了電磁波
Maxwell(麥克斯韋)
1888年
實(shí)驗證實(shí)電磁波存在
Heinrich Hertz
(赫茲 德國)
1896年
光速公式
Hendrik Anoen Lorentz
(洛侖茲)
謝謝
要先學(xué)習高等數學(xué),如果你時(shí)間充裕的話(huà),學(xué)習高等數學(xué)的同時(shí)可參看數學(xué)分析,內容跟高等數學(xué)內容類(lèi)似,但要更全面。
學(xué)完定積分(高等數學(xué)上冊)后你可以學(xué)習普通物理的力學(xué)了。這時(shí)候還要繼續學(xué)習高等數學(xué)下冊,尤其是關(guān)于矢量場(chǎng)的章節,它們是你繼續學(xué)習電磁學(xué)的基礎。
學(xué)完力學(xué)后,高等數學(xué)也學(xué)得差不多了,建議你去看《電磁場(chǎng)與電磁波》中關(guān)于矢量分析的那一章(不要看其它章節,太過(guò)深奧)后再去學(xué)習《電磁學(xué)》。你也可以在學(xué)習高等數學(xué)的過(guò)程中學(xué)習線(xiàn)性代數,為后繼課程打下基礎。
學(xué)完電磁學(xué)后可以學(xué)習復變函數和常微分方程,然后就可以向理論物理中的《理論力學(xué)》和《電動(dòng)力學(xué)》進(jìn)軍了。這些到時(shí)候你自己會(huì )把握方向的。
教材盡量找一些985名校編的。不一定要清華出版社的,因為有些二流學(xué)校編的書(shū)也會(huì )委托清華出版社出版,一定認準是那所高校編寫(xiě)的而不是某某大學(xué)出版社。
物理的電磁學(xué)和力學(xué)建議你參考趙凱華編寫(xiě)的新概念物理系列。也可參考中科大戚伯云為高校物理類(lèi)專(zhuān)業(yè)編寫(xiě)的普通物理學(xué)系列教材打字不易,如滿(mǎn)意,望采納。
1、基本概念: 電場(chǎng)、電荷、點(diǎn)電荷、電荷量、電場(chǎng)力(靜電力、庫侖力)、電場(chǎng)強度、電場(chǎng)線(xiàn)、勻強電場(chǎng)、電勢、電勢差、電勢能、電功、等勢面、靜電屏蔽、電容器、電容、電流強度、電壓、電阻、電阻率、電熱、電功率、熱功率、純電阻電路、非純電阻電路、電動(dòng)勢、內電壓、路端電壓、內電阻、磁場(chǎng)、磁感應強度、安培力、洛倫茲力、磁感線(xiàn)、電磁感應現象、磁通量、感應電動(dòng)勢、自感現象、自感電動(dòng)勢、正弦交流電的周期、頻率、瞬時(shí)值、最大值、有效值、感抗、容抗、電磁場(chǎng)、電磁波的周期、頻率、波長(cháng)、波速 2、基本規律: 電量平分原理(電荷守恒) 庫倫定律(注意條件、比較-兩個(gè)近距離的帶電球體間的電場(chǎng)力) 電場(chǎng)強度的三個(gè)表達式及其適用條件(定義式、點(diǎn)電荷電場(chǎng)、勻強電場(chǎng)) 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)及與電勢能變化的關(guān)系 電容的定義式及平行板電容器的決定式 部分電路歐姆定律(適用條件) 電阻定律 串并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)(總電阻;電流、電壓、電功率及其分配關(guān)系) 焦耳定律、電功(電功率)三個(gè)表達式的適用范圍 閉合電路歐姆定律 基本電路的動(dòng)態(tài)分析(串反并同) 電場(chǎng)線(xiàn)(磁感線(xiàn))的特點(diǎn) 等量同種(異種)電荷連線(xiàn)及中垂線(xiàn)上的場(chǎng)強和電勢的分布特點(diǎn) 常見(jiàn)電場(chǎng)(磁場(chǎng))的電場(chǎng)線(xiàn)(磁感線(xiàn))形狀(點(diǎn)電荷電場(chǎng)、等量同種電荷電場(chǎng)、等量異種電荷電場(chǎng)、點(diǎn)電荷與帶電金屬板間的電場(chǎng)、勻強電場(chǎng)、條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線(xiàn)、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管) 電源的三個(gè)功率(總功率、損耗功率、輸出功率;電源輸出功率的最大值、效率) 電動(dòng)機的三個(gè)功率(輸入功率、損耗功率、輸出功率) 電阻的伏安特性曲線(xiàn)、電源的伏安特性曲線(xiàn)(圖像及其應用;注意點(diǎn)、線(xiàn)、面、斜率、截距的物理意義) 安培定則、左手定則、楞次定律(三條表述)、右手定則 電磁感應想象的判定條件 感應電動(dòng)勢大小的計算:法拉第電磁感應定律、導線(xiàn)垂直切割磁感線(xiàn) 通電自感現象和斷電自感現象正弦交流電的產(chǎn)生原理 電阻、感抗、容抗對交變電流的作用 變壓器原理(變壓比、變流比、功率關(guān)系、多股線(xiàn)圈問(wèn)題、原線(xiàn)圈串、并聯(lián)用電器問(wèn)題) 3、常見(jiàn)儀器: 示波器、示波管、電流計、電流表(磁電式電流表的工作原理)、電壓表、定值電阻、電阻箱、滑動(dòng)變阻器、電動(dòng)機、電解槽、多用電表、速度選擇器、質(zhì)普儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計、日光燈、變壓器、自耦變壓器。
4、實(shí)驗部分: (1)描繪電場(chǎng)中的等勢線(xiàn):各種靜電場(chǎng)的模擬;各點(diǎn)電勢高低的判定; (2)電阻的測量:①分類(lèi):定值電阻的測量;電源電動(dòng)勢和內電阻的測量;電表內阻的測量;②方法:伏安法(電流表的內接、外接;接法的判定;誤差分析);歐姆表測電阻(歐姆表的使用方法、操作步驟、讀數);半偏法(并聯(lián)半偏、串聯(lián)半偏、誤差分析);替代法;*電橋法(橋為電阻、靈敏電流計、電容器的情況分析); (3)測定金屬的電阻率(電流表外接、滑動(dòng)變阻器限流式接法、螺旋測微器、游標卡尺的讀數); (4)小燈泡伏安特性曲線(xiàn)的測定(電流表外接、滑動(dòng)變阻器分壓式接法、注意曲線(xiàn)的變化); (5)測定電源電動(dòng)勢和內電阻(電流表內接、數據處理:解析法、圖像法); (6)電流表和電壓表的改裝(分流電阻、分壓電阻阻值的計算、刻度的修改); (7)用多用電表測電阻及黑箱問(wèn)題; (8)練習使用示波器; (9)儀器及連接方式的選擇:①電流表、電壓表:主要看量程(電路中可能提供的最大電流和最大電壓);②滑動(dòng)變阻器:沒(méi)特殊要求按限流式接法,如有下列情況則用分壓式接法:要求測量范圍大、多測幾組數據、滑動(dòng)變阻器總阻值太小、測伏安特性曲線(xiàn); (10)傳感器的應用(光敏電阻:阻值隨光照而減小、熱敏電阻:阻值隨溫度升高而減小) 5、常見(jiàn)題型: 電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)的功能關(guān)系; 一條直線(xiàn)上三個(gè)點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題; 帶電粒子在勻強電場(chǎng)中的加速和偏轉(示波器問(wèn)題); 全電路中一部分電路電阻發(fā)生變化時(shí)的電路分析(應用閉合電路歐姆定律、歐姆定律;或應用“串反并同”;若兩部分電路阻值發(fā)生變化,可考慮用極值法); 電路中連接有電容器的問(wèn)題(注意電容器兩極板間的電壓、電路變化時(shí)電容器的充放電過(guò)程); 通電導線(xiàn)在各種磁場(chǎng)中在磁場(chǎng)力作用下的運動(dòng)問(wèn)題;(注意磁感線(xiàn)的分布及磁場(chǎng)力的變化); 通電導線(xiàn)在勻強磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題; 帶電粒子在勻強磁場(chǎng)中的運動(dòng)(勻速圓周運動(dòng)的半徑、周期;在有界勻強磁場(chǎng)中的一段圓弧運動(dòng):找圓心-畫(huà)軌跡-確定半徑-作輔助線(xiàn)-應用幾何知識求解;在有界磁場(chǎng)中的運動(dòng)時(shí)間); 閉合電路中的金屬棒在水平導軌或斜面導軌上切割磁感線(xiàn)時(shí)的運動(dòng)問(wèn)題; 兩根金屬棒在導軌上垂直切割磁感線(xiàn)的情況(左右手定則及楞次定律的應用、動(dòng)量觀(guān)點(diǎn)的應用); 帶電粒子在復合場(chǎng)中的運動(dòng)(正交、平行兩種情況): ①重力場(chǎng)、勻強電場(chǎng)的復合場(chǎng); ②重力場(chǎng)、勻強磁場(chǎng)的復合場(chǎng); ③勻強電場(chǎng)、勻強磁場(chǎng)的復合場(chǎng); ④三場(chǎng)合一; 復合場(chǎng)中的擺類(lèi)問(wèn)題(利用等效法處理:類(lèi)單擺、類(lèi)豎直面內圓周運動(dòng)); LC振蕩電路的有關(guān)問(wèn)題;。
研究電荷,電流產(chǎn)生電場(chǎng),磁場(chǎng)的規律, 電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系; 電磁場(chǎng)對電荷,電流的作用,電磁場(chǎng)對物質(zhì)的各種效應; 電磁波的產(chǎn)生與傳播.電磁場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì) 物質(zhì)的電結構是物質(zhì)的基本組成形式; 電磁場(chǎng)是物質(zhì)世界的重要組成部分; 電磁作用是物質(zhì)的基本相互作用.研究電磁運動(dòng)現象及其規律 電磁學(xué)的應用 滲透到物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域; 研究化學(xué),生物學(xué)的重要基礎; 科學(xué)技術(shù)的理論基石.力學(xué),聲學(xué),光學(xué),固體物理,半導體物理,光電子學(xué),激光物理,量子物理,地球物理,天體物理 …… 電化學(xué),量子化學(xué),生物電,參量探測…… 電機,電器,電氣,通信,雷達,電腦,電測…… 電磁學(xué)概述 大量實(shí)驗事實(shí)表明,物體間的相互作用不是超距作用,而是由場(chǎng)傳遞的.電磁力就是由電磁場(chǎng)傳遞的.正是場(chǎng)與實(shí)物間的相互作用,才導致實(shí)物間的相互作用.電磁學(xué):研究物質(zhì)間電磁相互作用,研究電磁場(chǎng)的產(chǎn)生,變化和運動(dòng)的規律.關(guān)于電磁現象的觀(guān)察記錄 公元前約585年希臘學(xué)者泰勒斯觀(guān)察到用布摩擦過(guò)的琥珀能吸引輕微物體."電"(electricity)這個(gè)詞就是來(lái)源于希臘文琥珀.我國,戰國時(shí)期《韓非子》中有關(guān)"司南" 的記載;《呂氏春秋》中有關(guān)"慈石召鐵"的記載東漢時(shí)期王充所著(zhù)《論衡》一書(shū)記有"頓牟綴芥,磁石引針"字句 電和磁現象的系統研究 英國威廉·吉爾伯特在1600年出版的《論磁,磁體和地球作為一個(gè)巨大的磁體》一書(shū)中描述了對電現象所做的研究,把琥珀,金剛石,藍寶石,硫磺,樹(shù)脂等物質(zhì)摩擦后會(huì )吸引輕小物體的作用稱(chēng)為"電性",也正是他創(chuàng )造了"電"這個(gè)詞.吉爾伯特第一次明確區分了以前常被人混在一起的電和磁這兩種吸引.他指出這兩種吸引之間有深刻的差異.電磁現象的定量研究 從1785年庫侖定律的建立開(kāi)始,其后通過(guò)泊松,高斯等人的研究形成了靜電場(chǎng)(以及靜磁場(chǎng))的(超距作用)理論.伽伐尼于1786年發(fā)現了電流,后經(jīng)伏特,歐姆,法拉第等人發(fā)現了關(guān)于電流的定律.1820年奧斯特發(fā)現了電流的磁效應,一兩年內,畢奧,薩伐爾,安培,拉普拉斯等作了進(jìn)一步定量的研究.1831年法拉第發(fā)現了有名的電磁感應現象,并提出了場(chǎng)和力線(xiàn)的概念,進(jìn)一步揭示了電與磁的聯(lián)系.在這樣的基礎上,麥克斯韋集前人之大成,再加上他極富創(chuàng )見(jiàn)的關(guān)于感應電場(chǎng)和位移電流的假說(shuō),建立了以一套方程組為基礎的完整的宏觀(guān)的電磁場(chǎng)理論.電磁學(xué)內容按性質(zhì)來(lái)分,主要包括"場(chǎng)"和"路"兩部分.大學(xué)物理偏重于從"場(chǎng)"的觀(guān)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行闡述."場(chǎng)"不同于實(shí)物物質(zhì),它具有空間分布,但同樣具有質(zhì)量,能量和動(dòng)量,對矢量場(chǎng)(包括靜電場(chǎng)和磁場(chǎng))的描述通常用到"通量"和"環(huán)流"兩個(gè)概念及相應的通量定理和環(huán)路定理.靜電場(chǎng) 相對于觀(guān)察者靜止的電荷所激發(fā)的電場(chǎng).第一節 電荷的量子化 電荷守恒定律 電荷的種類(lèi)(極性)1. 帶電 用摩擦或其它方法可使物體帶電.2. 電荷的概念 把帶電體所帶的電稱(chēng)為電荷.3. 正電荷和負電荷 電荷有兩種:正電,負電.1750年,美國物理學(xué)家 富蘭克林(B.FrankLin)首先命名.同性電荷相斥,異性電荷相吸.帶電體所帶電荷的多少叫電量.單位:庫侖(C).4. 物質(zhì)的電結構理論 物質(zhì)由原子組成,原子由原子核和核外電子組成,原子核又由中子和質(zhì)子組成.中子不帶電,質(zhì)子帶正電,電子帶負電.質(zhì)子數和中子數相等,原子呈電中性.電荷是實(shí)物粒子的一種屬性,它描述了實(shí)物粒子的電性質(zhì).物體帶電的本質(zhì)是兩種物體間發(fā)生了電子的轉移.即一物體失去電子帶正電,另一物體得到電子帶負電.二,電荷的量子性1. 實(shí)驗證明,在自然界中,電荷總是以一個(gè)基本單元的整數倍出現,即 n為1,2,3,……2. 電荷的這種只能取分立的,不連續量值的特性叫做電荷的量子性.3. 電荷的基本單元就是一個(gè)電子所帶電量的絕對值—.1890年斯通尼引入了"電子"(electron)這一名稱(chēng)來(lái)表示帶有負的基元電荷的粒子.1913年密立根設計了有名的油滴試驗,直接測定了此基元電荷的量值.許多基本粒子都帶有正的或負的基元電荷.微觀(guān)粒子所帶的基元電荷數常叫做它們各自的電荷數,都是正整數或負整數.近代物理從理論上預言基本粒子由若干種夸克或反夸克組成,每一個(gè)夸克或反夸克帶有或的電量.至今尚未從實(shí)驗中直接發(fā)現單獨存在的夸克或反夸克,僅在一些間接的實(shí)驗中得到驗證.三,電荷守恒定律 由摩擦生電的實(shí)驗可見(jiàn),當一種電荷出現時(shí),必然有相等量值的異號電荷同時(shí)出現;一種電荷消失時(shí),必然有相等量值的異號電荷同時(shí)消失.因此,在孤立系統中,不管其中的電荷如何遷移,系統的電荷的代數和保持不變——電荷守恒定律.現代物理研究已表明,在粒子的相互作用過(guò)程中,電荷是可以產(chǎn)生和消失的.然而電荷守恒并未因此而遭到破壞.例如,電子對的"產(chǎn)生" 電子對的"湮滅" 四,電荷的運動(dòng)不變性 一個(gè)電荷的電量與它的運動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),即系統所帶電荷與參考系的選取無(wú)關(guān).第二節 庫侖定律 一,點(diǎn)電荷的概念 當一個(gè)帶電體本身的線(xiàn)度比所研究的問(wèn)題中所涉及的距離小得多時(shí),該帶電體的形狀與電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要,該帶電體就可看作為一個(gè)帶電的點(diǎn),叫做點(diǎn)電荷.二,庫侖定律1. 表述 在真空中,兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力,其。
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