电磁学概念教学提纲

电磁学概念库仑定律库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。库仑定律公式F=KQ1Q2/R^2其中K是常量电场电场力：电荷之间相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在，电荷周围就存在着电场。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用。电场强度：放入电场中某点电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值。简称场强。E=F/q场强的单位V/m电场线：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点场强方向一致的曲线。电场线越密，场强越大，反之则小。匀强电场：在电场的某一区域场强的大小和方向都相同。电势（位）电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功W与电荷q的比值W/q，叫做A，B两点间的电势差。用U表示电势差，则U=W/q或W=q×U电势差有正，有负。电势：也叫电位。电场中某点的电势，等于单位从正电荷由该点移动到参考点（0电势点）时所做的功。符号见书本记录电容器电场能：当电容器充电后切断与电源的联系，两个极板都保存有电荷，两个极板间有电场存在。电容：电容器所带的电荷量（Q）与电容器两极板间的电势差（U）的比值。用C表示电容，则C=Q/U欧姆定律恒定电流：电荷定向移动形成电流。通过导体横截面积的电荷量q跟通过致谢电荷量所用的时间t的比值。I=q/t其中方向不随时间而改变的电流称为直流。欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，即I∝U。跟导体中的电阻成反比。导体的伏安特性：在金属导体中，电流跟电压成正比，伏安特性曲线是通过坐标原点的直线。电阻定律电阻定律：导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积成反比。R=ρL/S或ρ=RS/L半导体半导体：一些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的升高而增大，反随温度的升高而减小。半导体应用：热敏电阻，光敏电阻等。电功和电功率电功：在一段电路中，电流所做的功。公式W=UIt

电功率：单位时间内电流所做的功。公式P=W/t=UI闭合电路欧姆定律电动势：电源力将单位正电荷从一个极移动到另一个极。用字母E表示单位也是（伏）V全电路：也叫闭合电路。一般两不份组成，一部分是电源外部的电路（包括用电器，导线等），另一部分是内电路（包括发电机线圈，电池内部溶液等）。内电路也有内电阻。全电路电动势E=U外+U内U外=IR，U内=Ir其中r表示内电阻。全电路欧姆定律：全电路中的电流跟电源电动势成正比，跟内，外电路的电阻之和成反比。I=E/R+r全电路功率：EI表示全电路电源提供的电功率。U外和U内表示消耗的电功率。EI=U外+U内伏安法：根据欧姆定律U=IR，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流。磁场磁场：我们知道，两个电荷之间相互作用的电力，不是直接发生的，而是通过电场发生。同样，磁极之间相互作用的磁力，也不是在磁极之间直接发生，而是通过磁场发生。磁铁在周围的空间里产生磁场，磁场对处在它里面的磁极有磁场力的作用。（磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场）磁场的方向：磁针北极所受力的方向，就是磁场的方向。（北出南归）安培定则：右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。通电螺旋磁场：右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管的内部磁感线的方向。（大拇指所指的方向是螺旋管北极）安培力安培力：磁场对电流的作用力。安培力大小：将一段导电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小为零；当导线方向与磁场方向斜交时，处于最大值与零之间。实验证明，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度L成正比，也与导线中的电流I正比（即与I和L的乘积成正比）。F=BIL或B=F/IL磁感应强度：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值。用B表示磁感应强度。B=F/IL磁感应的单位是特斯拉，简称T（特）1T=1N/A·M匀强磁场：某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同。洛伦磁力：运动的电荷受到了磁场的作用力。洛伦磁力的方向可以用左手定则。电磁感应磁通：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度B与面积的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。符号ΦΦ=BS磁通的单位是韦伯，符号Wb。电磁感应：穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。产生的电流叫做感应电流。感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。感应电动势的大小与磁通变化率成正比。磁通的变化率：单位时间内磁通变化的数值，称为磁通的变化率。电磁感应定律：电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通的变化率成正比。E=-N（△Φ/△t）感应电动势单位伏符号V定则：左电动右发电。楞次定律楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通的变化。[感应电流产生的磁通，总是阻碍原磁通的变化，当原磁通增加时，感应电流所产生磁通的方向和原磁通方向相反；原磁通减少时，感应电流所产生磁通的方向和原磁通方向相同]。楞次定律的应用：右手定则---发电机；左手定则---电动机。自感自感现象：由于导体本生的电流发生变化而产生的电磁感应现象。自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。其大小跟穿过线圈的磁通变化率成正比。自感系数：表示线圈特性，简称自感或电感。自感系数跟线圈的横截面积、长短、匝数成正比。有铁芯的线圈比无铁芯的自感系数大得多。涡流：电流在金属块内自成闭合回路，近似水的旋涡叫做涡电流，简称涡流。常在金属块上涂绝缘漆，可以很大大减少涡流所带来的电能损失。正弦交流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。正弦交流电：按照正弦规律变化的电流。表达式：i=Imsinωt式中i随时间而变化，是不同时刻有不同的数值称为瞬时值。Im为最大值。电压正弦表达式：u=Um

sinωt；发电机线圈（电枢）感应电动势：e=Emsinωt。交流发电机：其组成部分为线圈（通常叫做电枢）和产生磁场的磁极。⑴电枢转动、磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机[电枢转动不能太大，电枢匝数不可能很多，此发电机一般不超过500v]⑵磁极转动，电枢不动，电枢依然切割磁感应线，电枢同样会产生感应电动势，叫做旋转磁极式发电机[此类发电机克服了旋转电枢以上的缺点，其输出电压很高可达几万伏、输出功率可达几百兆瓦]。正弦交流的物理量幅值和有效值：幅值是（Im和Um）是电流在一个周期内所能达到的幅值。有效值：正弦交流根据电流的热效应规定的。让交流和直流通过相同的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就是把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。周期和频率：交流电完成一次周期性变化所需要的时间，叫做周期。

通常周期用T表示，单位是s。交流电在1S内完成周期性变化次数，叫做频率，符号：f单位Hz。周期与频率的关系式T=1/f或f=1/T日常情况下周期是0.02S。感抗，容抗感抗：电感对交流阻碍的大小。电感（自感）越大，交流频率越高，电感的阻碍越大，感抗就越大。低频扼流圈：此线圈匝数很多，电感（自感）为几十亨，对低频交流有很大的阻碍作用。“通直，阻交”。高频扼流圈：线圈饶制在铁氧体芯上，有时是空心的，匝数为几百，电感（自感）为几毫亨，此线圈对低频交流阻碍较小，对高频交流阻碍很大。“通低，阻高”。容抗：电容对交流阻碍的大小。电容容量越大，交流频率越高，电容的阻碍就越小，容抗越小。变压器互感：原线圈绕组（初）与副线圈绕组（次）由于有交流电流而发生的互相感应。由于互感现象，饶制初，次绕组并不相连，电能可以通过磁场从初线圈到达次线圈。初，次线圈中的电流共同产生的磁通相同（只有极少一部分漏到铁芯以外）。E1/E2=n1/n2其中E为感应电动势，n为线圈匝数。理想变压器：忽略，初，次线圈电阻和各种电磁能损失的变压器。理想变压器初，次线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。即：U1/U2=n1/n2初次线圈电流关系：变压器工作的时候，输入的功率一部分从次极线圈输出，另一部分消耗在发热上。理想变压器其输入功率P1=输出功率P2即U1I1=U2I2（U1/U2=n1/n2）电流关系式：

I1/I2=n2/n1变压器工作时初，次线圈中的电流跟它们的匝数成反比。常见的变压器：自耦变压器、调压变压器、互感器、电压（电流）互感器。电能的输送输电导线功率损失：ΔP=IΛ2R第一种方法是减小输电线的电阻，一般选用电阻率小，横截面积大的做导线材料（目前常用的是铜或铝）；第二种方法是减小输电导线中的电流，增大电压输电（高压输电的原理）。输电导线电压损失：对于交流输电，既有电阻造成电压损失ΔU=IR，也有电抗造成的电压损失（由于自感电动势阻碍电流的变化，产生感抗，导线与大地隔开，与大地之间构成电容器产生容抗）。第一种方法是增大输电导线的截面积；第二种方法是减小输电电流，增大输电电压（高压输电）。三相交流电三相交流电产生：如果在磁场里有三个互成120°的线圈同时转动，电路里就有产生三个交流电动势，这样的发电机叫做三相交流发电机，所发出的电流叫做三相交流电。Y形连接：线圈的末端和负载之间三条导线合在一起，那样就用一条导线来连接，每相负载上的电压不变。三相四线制中，每个线圈所引出的导线称为相线，从公共端引出的导线称做中性线，在中性线接地后引出的一根线为零线。每个线圈的端电压叫做相电压，相线与相线之间的电压叫做线电压。Y形连接中，相线与中性线之间的电压就是相电压，为220v。线电压为380v。△形连接：三个线圈首尾依次相连。此电路连接中，每两条相线之间的电压就是其中一个线圈的相电压，所以线电压等于相电压。电磁场振荡电路：由电感，电容组成的电路中产生的大小和方向都做周期性变化的电流。无阻尼振荡：如果没有能量的损失，振荡应该永远持续下去，振荡电流的振幅应该永远保持不变。阻尼振荡：任何电路都有电阻，电路中的能量有一部分要转化为内能，另外，还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围的空间中去。这样振荡电路中的能量要逐渐消耗，振荡电流的振幅要逐渐减小，最后停止。电磁振荡振荡周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。振荡频率：一秒内完成周期性变化的次数。振荡电路的关系式：T=2π√LCf=1/2π√LC其中T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。电磁场变化的磁场产生电场：因为变化的磁场产生了一个电场，这个电场驱使导体中的自由电荷做定向移动。变化的电场产生磁场：一个静止的电荷产生的是静电场，即空间各点的电场强度不随时间而变化。但这个电荷运动起来，电场就会发生变化，即空间各点的电场强度随着时间而变化。另一方面，运动的电荷在空间产生磁场。由此可见这个磁场是由变化的电场产生的。电磁波电磁波产生：如果在某处发生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场，这个变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场不局限于某一空间某个区域，而要由近及远的向周围空间传播，形成电磁波。发射电磁波的电路特点：第一要必须足够高的振荡频率。振荡电路辐射出去的能量与频率的四次方成正比。频率越高，发射能力越强；第二振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才能有效的把电磁场的能量辐射出去。开放电路：增大电容极间距离，减小极板面积，同时减小电感的线圈匝数。（减小L，C的值）目的增大振荡频率，同时使电场和磁场扩展到外部空间。电磁波的特点：电磁波中的电场和磁场方向相互垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，电磁波是横波。其传播速度等于光速。无线电波无线电波：无线电技术中使用的电磁波。（