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在恒定电流的磁场中,磁感强度沿任何闭合路径的线积分等于此路径安培环路定理所环绕的电流的代数和的口倍安培载流导线在磁场中所受的作用力,佝Idlxr毕奥-萨伐尔定律.=皆——4r4实验指出,一个电流元Idl产生的磁场为电场中某点的电场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的叠场强叠加原理加(矢量和)空间某一点的磁场(以磁感强度示)是各个磁场源(电流或运动电荷)各磁场叠加原理自在该点产生的磁场的叠加(矢量和)磁场能量密度单位磁场体积的能量O是讨论有磁介质时的磁场问题引入的辅助物理量,其定义是磁场强度H=--M,题沿磁场中任一闭合路径的磁场强度的环量(线积分)等于此闭合路径所磁场强度的环路定理环绕的传导电流的代数和铁磁质中存在的自发磁化的小区域一个磁畴中的所有原子的磁矩(铁磁畴磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩)可以不靠外磁场而通过一种量子力学效应(交换耦合作用)取得一致方向在外磁场作用下磁介质出现磁性或磁性发生变化的现象返回页磁化首磁介质磁化后,在磁介质体内和表面上出现的电流,它们分别称作体磁化电流(束缚电流)磁化电流和面磁化电流电介质极化后可在电介质内部和表面上产生附加电荷,由于这种电荷不像导体中的自由电荷那束缚电荷样可用传导的方法引走,故称作束缚电荷或极化电荷电位移矢量的时间变化率叫做位移电流密度位也位移电流强度和位移电流密度的关系即〃通量〃和〃场〃的位移电流密度=吆・关系di麦克斯韦假设变化的电场可以产生磁场,并把电位移通量的时间变化率叫做位移电流(强度)位移电流(强度)在外电场中,无极分子的正负电〃重心〃相对错开,产生感生电矩,称作无极分子的位移极化位移极化若已知某区域内的电荷分布及区域的边界条件,则此区域内的电场分布将唯一确定大块金属导体中的感应电流因其电流线呈闭合的涡旋状,故这种感应电流称作涡流唯一性定理正常情况下电荷分布对称,正负电〃重心〃重合,无固有电矩涡流将静电体系内的各带电体从所在位置,在保持各自电荷分布不变的情况下,把它们移至彼此相距无穷远,它们间的静电力所做的功,称作静电体系在原来状态的相互作用无极分子能正常情况下,内部电荷分布不对称,正负电〃重心〃已错开,有固有电有极分子相互作用能矩对于所讨论的电场,产生它的电荷即该电场的源电荷返回页源电荷首线圈的磁矩是一个矢量,其大小为线圈中的电流与线圈面积的乘积,方向与载流线圈的磁矩电流成右手螺旋关系载流子形成电流的带电粒子(如电子、质子、离子、空穴等)的统称真空介电常量(或真空真空介电常量(或真空电容率)外是电磁学中的一个重要常数在卜单位电容率)%制中用=
8.85x10-12/#当线圈中的电流变化时,在线圈自身产生的感应电动势自感电动势通过一个线圈(或回路)的磁链(全磁通)与线圈中的电流成正比,其比例系数称作线圈的自感系数自感系数在数值上等于线圈中通单位电流时产生自感系数的磁链一个带电体的静电能称自能,它即该带电体上各部分电荷(指所有无限分小自能的电荷)间的相互作用能自能一个带电体(点电荷除外)的静电能也称作它的自能磁化强度单位体积内分子磁矩的矢量和O穿过一个线圈的各匝线圈的磁通量之和称作穿过整个线圈的磁链,又称〃全磁链磁通〃闭合的铁磁质壳体可有效地减弱外界磁场对壳内空间的影响的作用称作磁磁屏蔽屏蔽磁通连续原理(磁场的在任何磁场中,通过任意封闭曲面的磁通量总为零高斯定理)磁通量通过某一面积的磁通量的概念由下式定义k铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格间距的改变,从而使得铁磁磁滞伸缩质的长度和体积发生改变的现象铁磁质在交变磁场作用下反复磁化时的发热损耗它是磁畴反复变向磁滞损耗时,由磁畴壁的摩擦引起的铁磁质工作在反复磁化时,B的变化落后于H的变化的现象磁滞现象通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合面所包围的自由电荷的代〃的高斯定理数和其表示式是带电体在外电场中的电即该带电体和产生外电场的电荷间的相互作用能势能电场中单位体积的能量电场能量密度电场中某点的电场强度(简称场强)的大小等于位于该点的单位正电荷(检验电荷)所受的电场力的大小,方向为该正电荷所受电场力的方电场强度向首通过垂直于电场强度的单位面积的电场线的条数返回页电场线数密度P=与单位体积的电磁波具有的动量,表示式为c电磁波的动量密度EHQ=--------电磁波的单位体积的能量,其大小为口电磁波的能量密度■单位时间内通过与电磁波传播方向垂直的单位面积的电磁波的能量,电磁波的能流密度(坡其表示式为,S=ExH麦克斯韦综合了电磁场的所有规律提出表述电磁场普遍规律的方程印廷矢量)(察)=K+f
(4)磁场的环路定理即全电流定律L忡在库仑定律的表示式中引入〃4P〃因子的作法,称作单位制的有理化这样作可使一些常用的电磁组其积分形式是,
(1)电场的高斯定理熊自⑵磁场的高斯定理”电磁场方程组⑶电场的环路定理学规律的表示式因不出现〃4P〃因子而变得简单些若一个带电体的线度比带电体间的距离(或比所讨论的问题中涉及的距离)小得多,则带电体的形状和电荷在其上的分布已无关紧要,带电体可抽象为电磁单位制的有理化一个几何点,这称作点电荷把各点电荷由所在位置分散至彼此相距无穷远的过程中电场力作的功点电荷点电荷系的相互作用能把单位正电荷经电源内部由负极移向正极过程中,非静电力所作的电动势功是表示空间某处带电情况的物理量,分为体电荷密度单位体积的带电量面电荷密度单位面积的带电量线电荷密度月单位长度电荷密度的带电量返回页首在任何物理过程中,一个系统的正负电荷的代数和保持不变,称作电电荷守恒定律荷守恒定律为描写电介质极化的强弱,引入电极化强度(矢量),其定义是单位体电极化强度积内分子电矩的矢量和即绝缘体理想的电介质内部没有可以自由移动的电荷,因而不能导电介质电电介质分子可分为有极分子和无极分子两类若电介质中的场强很大,电介质分子的正负电荷有可能被拉开而变成可自由移动的电荷大量自由电荷的产生,使电介质的绝缘性能破坏电介质的击穿而成为导体,这称作电介质的击穿在外电场中固有电矩取向(取向极化)或感生电矩产生(位移极化)从而电介质的极化在电介质内部和表面上产生束缚电荷(极化电荷)的现象在导体内各处的电流形成一个〃电流场〃,在电流场中每一点都有自己电流场的电流密度单位时间内流出封闭曲面的净电量应等于封闭曲面内电量的减少电流连续性方程%,出电流密度是个矢量,某点的电流密度,其方向--该点正电荷定向运动电流密度的方向;大小--通过垂直于该点电荷运动方向的单位面积上的电流强度电流强度单位时间通过导体某一横截面的电量类似电场线,在电流场中可回出电流线其特点是⑴电流线上某点的切向与该点J的方向一致;
(2)通过垂直于某点J.的单位面积的电流电流线线的条数等于该点J的大小是一个矢量,其大小等于构成电偶极子的电荷的电量与两电荷距离的乘积,方向从负电荷指向正电荷返回电偶极矩页首一对靠得很近的等量异号的点电荷所组成的带电系统一些实际的带电偶极子电系统(如电介质的分子)可简化为电偶极子电容器的带电量与其电压之比电容(量)电场中某点的电势等于把单位正电荷自该点移至〃标准点〃过程中电场电势力作的功或电场中某点的电势等于单位正电荷在该点具有的电势能a、b两点的电势差即把单位正电荷自a点移至b点的过程中电场力作电势差的功电场中某点的电势等于各电荷单独在该点产生的电势的叠加(代数电势叠加原理和)电势相等的点组成的面等势面例在电场中某点a的电势能为把例自a点移至〃标准点〃的过程中电电势能场力作的功电势梯度电势梯度是个矢量,其方向是电势增加最快的方向,大小为沿该方向的电势变化率电通量的概念由下式定义如借助电场线的概念,则通过某面积的电通量等于通过该面积的电场线的条数电通量是在讨论电介质的电场问题时引入的一个辅助物理量,其定义是D=用5+P电位移矢量D为求某区域内的电场,可在满足原边界条件的前提下在区域外放置一定的假想电荷(称象电荷或电象),由区域内电荷及电象即可求出区域电象法内的电场,这种求电场的方法称电象法及导体在恒定磁场中运动时产生的感应电动势动生电动势回路中的感应电动势和通过回路的磁通量的变化率成正比法拉第电磁感应定律两条输电线或任意两条靠近的导线之间的电容,此电容分布在整个输电线(或导线)之间返回页首分布电容(杂散电容)对顺磁质分子,分子磁矩即分子的固有磁矩;对抗磁质分子,分子磁矩即分子的感生磁矩分子磁矩在电介质分子的正负电〃重心〃相对错开时,可把电介质的分子看作电偶极子(物理模型)此电偶极子的电偶极矩即叫做分子电矩,其意义是P升=q分4分子电矩在外磁场中,由于电子的轨道运动、自旋运动及核的自旋运动所产生的和外磁场方向相反的磁矩附加磁矩由于电磁波有动量,当它入射到物体表面上时,对表面产生的压力作用称作辐射压力或光压辐射压力抗磁质分子在外磁场中产生的和外磁场方向相反的磁矩它是抗磁质感生磁矩分子中所有附加磁矩(其方向都相同)的矢量和当磁场变化时,不仅在导体回路中,而且在空间任一点都会激发出一感生电场种电场,这种电场称作感生电场感生电场的电流线是闭合的真空中静电场内,通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面所包围的电高斯定理量的代数和的1/%倍顺磁质分子在正常情况(无外磁场)下所具有的磁矩它是分子中所固有磁矩有电子的轨道磁矩和自旋磁矩及所有核磁矩的矢量和当通过回路的磁通量发生变化时,在回路中产生的电动势称作感应电感应电动势动势恒定电场是由不随时间改变的电荷分布产生的不随时间改变的电场恒定电流是指电流场中各处的电流密度均不随时间改变的电流当一个线圈中的电流随时间变化时,在邻近的其它线圈中产生的感应互感电动势电动势称作互感电动势对于一对邻近的线圈,当在其中一个线圈通有电流时,在另一线圈中产生的磁链(全磁通)与此电流成正比,其比例系数称作这对线圈的互互感系数感系数返回页首回路电压定律(基尔霍在恒定电流电路中,沿任何闭合回路一周电势降落的代数和等于零夫第二定律)回路静止回路包围的磁场变化时,在回路中产生的感应电动势霍耳效应在磁场中的载流导体上出现横向电势差的现象利用霍耳效应可以测量半导体中载流子的种类和浓度,还可用来测量磁感强度节点电流定律(基尔霍流入节点的电流之和与流出节点的电流之和相等夫第一定律)电介质可承受的不被击穿的最大场强介电强度相对观察者静止的电荷产生的电场静电场对任何静电场,电场强度的线积分上只取决于起、终点a、b的位置,而与积分路径无关所以,静电力作功与路径无关,静电场是保守静电场的保守性力场在静电场中,电场强度沿任意闭合路径的线积分等于零静电场的环路定理空腔导体可保护腔内空间的电场不受腔外带电体的影响;接地空腔导体可保静电屏蔽护腔外空间的电场不受腔内带电体的影响,这称作静电屏蔽导体内部和表面都没有电荷的定向移动的状态静电平衡状态等于把无限分散的电荷聚为该状态(电荷分布、位形)外力所作的功或等于把该状态的电荷无限分小,并移至彼此相距无穷远的过程中静电力所作的静电体系在某状态的静功也可以说,一个体系的静电能即体系中所有电荷(指所有无限分小的电电能荷)间的相互作用能静电体系处于某状态的电势能称静电势能或静电能它包括体系内各带电体的自能和带电体间的相互作用能静电体系的静电能是一个临界温度,当达到这一温度时,铁磁质的铁磁性消失,铁磁质将变为顺磁质返回页首真空中两个静止的点电荷之间的作用力与两电荷电量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向沿两点电荷的连线库仑定律闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所产生的磁通阻止原磁通(引起感应电流的磁通)的变化即感应电流的效果总是阻止产生感应电流的原因楞次定律把带电体的电荷无限分割并分散到彼此相距无穷远时,电场力作的功半导体在极低温度和强磁场中,其霍耳电阻和磁感强度的关系并不是线性关系,而是有一系列台阶式的改变,这称作量子霍耳效应德国物理学家克里青因这一连续带电体的静电能发现而获得1985年诺贝尔物理学奖运动电荷在磁场中所受的作用力%=州义B量子霍耳效应磁介质表面上,垂直于磁化电流方向的单位宽度上的电流金属中电子的平均定向速度它等于通过该面积的磁感线的根数]洛仑兹力通过空间某截面的传导电流与位移电流之和称通过该截面的全电流面磁化电流密度全电流是连续的,在空间构成闭合回路漂移速度即推广了的H的环路定理,力公全电流高频电路中,传导电流集中到导线表面附近的现象有极分子在外电场中,其固有电矩耍沿外电场的方向取向,称作有极全电流定律分子的取向极化返回页首趋肤效应取向极化。
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