磁学基础知识
1.电磁学理论的基础知识有哪些
【电动力学】研究电磁运动一般规律的科学。
它以麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式为出发点,运用数学方法,结合有关物质结构的知识,建立完整的电磁理论,分别从宏观和微观的角度来阐明各种电磁现象。同量子理论结合又产生了量子电动力学。
【电子的发现】19世纪末,电学兴起,这提供了破坏原子的方法。在低压气体下放电,原子被分为带电的两部分。
1897年,美国的汤姆逊在研究该两部分电荷时,发现其一带负电(称为电子),而另一个较重要的部分则带正电。这一事实说明原子不再是不可分割的。
1895年,德国的仑琴发现X光,接着贝克勒尔及居里夫妇相继发现放射性元素。放射性元素就是可放出“某些东西”的原子。
这些东西后来被称为α、β粒子,飞行很快。可穿透物质。
这一穿透能力很快应用于探讨原子内部构造的工具,实验结果有时粒子毫无阻碍地通过,有时则又发生猛烈的碰撞。用汤姆逊的原子模型不能解释。
1911年卢瑟福为了解释这一实验结果,提出一个新的原子模型。他证明:原子中带正电的部分必须集中于一个非常小而重的原子核里,而电子则如行星绕日般地围着原子核转动,原子核与电子间是有很大空隙的。
用这一模型算出的数值,证实了实验结果。【场的迭加原理】如果一个电场由n个点电荷共同激发时,那么电场中任一点的总场强将等于n个点电荷在该点各自产生场强的矢量和即【电力线】电力线是描述电场分布情况的图像。
它是由一系列假想的曲线构成。曲线上各点的切线方向和该点的电场方向一致,曲线的疏密程度,跟该处的电场强度成正比。
电力线比较形象地表示出电场的强弱和方向。在静电场中电力线从正电荷开始而终止于负电荷,不形成闭合线也不中断。
在涡旋电场中,电力线是没有起点和终点的闭合线。由于电场中的某一点只有一个电场方向,所以任何两条电力线不能相交。
电力线上各点的电势(电位)沿电力线方向不断减小。【法拉第】(Faraday,Michel,1791~1867)法拉第是著名的英国物理学家和化学家。
他发现了电磁感应现象,这在物理学上起了重要的作用。1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化,提出了法拉第电解定律。
这一定律为发展电结构理论开辟了道路,也是应用电化学的基础。1845年9月13日法拉第发现,一束平面偏振光通过磁场时发生旋转,这种现象被称为“法拉第效应”。
光既然与磁场发生相互作用,法拉第便认为光具有电磁性质。1852年他引进磁力线概念。
他主张电磁作用依靠充满空间的力线传递,为麦克斯韦电磁理论开辟了道路,也是提出光的电磁波理论的先驱,他的很多成就都是很重要的、带根本性的理论。他制造了世界上第一台发电机。
所有现代发电机都是根据法拉第的原理制作的。法拉第还发现电介质的作用,创立了介电常数的概念。
后来电容的单位“法拉”就是用他的名字命名的。法拉第从小就热爱科学,立志献身于科学事业,终于成为了一个伟大的物理学家。
【麦克斯韦】Maxwell James Clerk英国物理学家(1831~1879)。阿伯丁的马里查尔学院和伦敦皇家学院、剑桥大学教授,并且是著名的卡文迪什实验室的奠基人。
皇家学会会员。在汤姆逊的影响下进行电磁学的研究,提出了著名的麦克斯韦方程式,这是电磁学中场的最基本的理论。
麦克斯韦从理论上计算出电磁波传播速度等于光速,他认为:光就是电磁波的一种形态。对于统计力学、气体分子运动论的建立也作出了贡献。
引进了气体分子的速度分布律以及分子之间相互碰撞的平均自由程的概念。著有《论法拉第力线》、《论物理力线》、《电磁场运动论》、《论电和磁》、《气体运动论的证明》、《气体运动论》。
还著有《热理论》、《物质与运动》等教科书。【超距作用】一些早期的经典物理学者认为对于不相接触的物体间发生相互作用,如两电荷之间的作用力以及物体之间的万有引力都是所谓的“超距作用力”。
这种力与存在于两物体间的物质无关,而是以无限大速度在两物体间直接传递的。但是,电磁场的传播速度等于光速的这一事实说明电的作用力和电场的传播速度是有限的。
因此“超距作用”论便自然被否定了。实际上,电磁场就是物质的一种形态,因此不需借助其他物质传递。
【导体】在外电场作用下能很好地传导电流的物体叫做导体。导体之所以能导电,是由于它具有大量的可以自由移动的带电粒子(自由电子、离子等)。
电导率在102(欧姆·厘米)-1以上的固体(如金属),以及电解液等都是导体。金属和电解液分别依靠自由电子和正负离子起导电作用。
【自由电荷】存在于物质内部,在外电场作用下能够自由运动的正负电荷。金属导体中的自由电荷是带负电的电子,因为金属原子中的外层电子与原子核的联系很弱,在其余原子的作用下会脱离原来的原子而在整块金属中自由运动,在没有外电场时这种运动是杂乱无章的,因此不会形成电流。
在外电场作用下,电子能按一定方向流动而形成电流。电解液或气体中的离子也都是自由电荷。
【束缚电荷】电介质中的分子在电结构方面的特征是原子核对电子有很大的束缚力,即使在外电场的作用下,这些电荷也只能在微观范围有所偏离。但它。
2.电磁学的基本内容是什么
电磁学中的四个核心定律 高中物理教材(新课标版)3-1教材和3-2教材主要内容是围绕电磁学四个最基本的定律是展开的,他们是1、电荷守恒定律2、库仑定律3、毕奥萨法尔定律4、法拉第电磁感应定律。
教材首先介绍电荷守恒定律,其内容是在一个孤立的系统中电荷的代数和不变化,自然界中不但只有两种电荷,且这两种电荷的代数和不发生变化。电荷之间有相互的作用力,库仑定律是阐述两个点电荷之间的相互作用的关系的定量的表达式。
对于电荷之间作用力的理解当时有两种对立的观点:是近距作用还是超距作用。后来人们还是接受电荷之间的作用满足近距作用的观点,对于这个观点的解释,提出场的概念,就是说电荷之间的作用是通过电场这种介质相互作用的,这样就能支持近距作用的观点。
那么什么是场哪?场有什么特点哪?教材自然过渡到对电场基本性质的认识。在电场中的电荷受到电场力的作用,在电场中的电荷具有能。
为了描述场对电荷有力的性质引入了电场强度这个物理量,为了描述电荷在场中具有能这个性质引入电势能、电势和电势差这些物理量。应该说带电粒子在电场中的运动这个知识点是对于力的性质和能的性质的一个具体的事例而已。
就其知识上来说不是难以理解的地方,但是考试经常在这个地方出题。毕奥萨法尔定律是描述电流元之间的作用力的,为了解释电流元之间的作用力必须说明电流之间作用是通过磁场这种介质相互作用的,也就是说电流之间的作用是电流在磁场中受到力的作用。
那么磁场有什么性质哪?磁场对电流有力的作用就是安培力。磁场对运动的电荷有力的作用这就是洛仑兹力。
我们在力的基础上研究安培力和洛仑兹的特点,洛仑兹力对电荷不作功,不能改变电荷的动能。充当作圆周运动的向心力。
法拉第电磁感应定律说明了电和磁之间的关系,在什么条件下磁能生电,它与奥斯特电流能生磁是对称的关系。变化的电场能产生磁场,变化的磁场也能产生电场。
最后由迈克斯韦把电和磁统一起来了,建立了电磁场的理论。
3.电磁学的基本规律有哪些
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)。
4.电磁学知识
电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象,及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点,磁的现象是由运动电荷所产生的,因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以,电磁学和电学的内容很难截然划分,而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。
早期,由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的,同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科,主要是基于两个重要的实验发现,即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象,加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设,奠定了电磁学的整个理论体系,发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
电子的发现,使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来,洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应,统一地解释了电、磁、光现象。
和电磁学密切相关的是经典电动力学,两者在内容上并没有原则的区别。一般说来,电磁学偏重于电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律;经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础,研究电磁场分布,电磁波的激发、辐射和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题,也可以说,广义的电磁学包含了经典电动力学。
公元前七世纪
发现磁石
管子(中国) thale(泰勒斯 希腊)
公元前二世纪
静电吸引
西汉初年
1600年
《地磁论》论述磁并导入“电的”electric
William Gilbert(吉尔伯特)
英国女王的御臣
1745年
莱顿瓶
电容器的原形,存贮电
Pieter van musschenbrock
(穆欣布罗克 荷兰莱顿)
Ewald Georg Von Kleit
(克莱斯特 德国)
1747年
电荷守恒定律
(正,负电的引入)
Benjamim Franktin
(富兰克林 美国)
1754年
避雷针
(电的实际应用)
Procopius Dirisch
(狄维施)
1785年
库仑定律
电磁学进入科学行列
Charles Auguste de Coulom
(库仑 法国)
1799年
发明电池
提供较长时间的电流
Alessandro Graf Volta
(伏打 意大利)
1820年
电流的磁效应
(电产生磁)
安培分子电流说
毕奥-萨伐尔定律
Hans Chanstan Oersted
(奥斯特 丹麦)
Andre Marie Ampere
(安培 法国)
Jean-Baptute Biot,Felix Savart
(毕奥,萨伐尔)
1826年
欧姆定律
Georg Simon ohm(欧姆)
1831年
电磁感应现象
(磁产生电)
Michael Faraday
(法拉第 英国)
1834年
楞次定律
楞次
1865年
麦克斯韦方程组
建立了电磁学理论,
预言了电磁波
Maxwell(麦克斯韦)
1888年
实验证实电磁波存在
Heinrich Hertz
(赫兹 德国)
1896年
光速公式
Hendrik Anoen Lorentz
(洛仑兹)
谢谢
5.想要学电磁学需要什么基础
要先学习高等数学,如果你时间充裕的话,学习高等数学的同时可参看数学分析,内容跟高等数学内容类似,但要更全面。
学完定积分(高等数学上册)后你可以学习普通物理的力学了。这时候还要继续学习高等数学下册,尤其是关于矢量场的章节,它们是你继续学习电磁学的基础。
学完力学后,高等数学也学得差不多了,建议你去看《电磁场与电磁波》中关于矢量分析的那一章(不要看其它章节,太过深奥)后再去学习《电磁学》。你也可以在学习高等数学的过程中学习线性代数,为后继课程打下基础。
学完电磁学后可以学习复变函数和常微分方程,然后就可以向理论物理中的《理论力学》和《电动力学》进军了。这些到时候你自己会把握方向的。
教材尽量找一些985名校编的。不一定要清华出版社的,因为有些二流学校编的书也会委托清华出版社出版,一定认准是那所高校编写的而不是某某大学出版社。
物理的电磁学和力学建议你参考赵凯华编写的新概念物理系列。也可参考中科大戚伯云为高校物理类专业编写的普通物理学系列教材打字不易,如满意,望采纳。