《电磁学电磁场》课件

电磁学电磁场欢迎来到电磁学电磁场课程的学习之旅！课程导言课程目标课程内容学习方法掌握电磁学基本理论静电场课堂讲授理解电磁场基本概念稳恒电流课后习题运用电磁学知识解决实际问题时变电磁场实验操作电磁波静电场简介静止电荷电场线静电势能静电场是由静止的电荷产生的电场线是描述电场方向和强度的曲线静止电荷在电场中具有的能量被称为静电势能静电场中的电荷点电荷电荷守恒电荷的最小单位是元电荷，带电电荷既不能创造也不能消灭，只体由大量元电荷组成能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分库仑定律真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离平方成反比静电场强度123定义公式单位电场强度是用来描述电场强弱和方向的物理电场强度的大小等于单位正电荷在该点所受电场强度的单位是牛顿每库仑（N/C）量的静电力的大小静电通量和高斯定理定义1静电场中，穿过某一曲面的电场线数目称为该曲面的静电通量公式2Φ=∫E·dS高斯定理3穿过任意闭合曲面的静电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量的代数和静电势能和电势静电势能电势电荷在静电场中所具有的能量单位正电荷在静电场中所具有的势能电势梯度电势在空间中的变化率，与电场强度成正比电容和电容器定义电容器12电容是指两个导体之间储存电电容器是专门设计的器件，用荷的能力，单位是法拉（F）于储存电荷，由两块金属板平行放置构成应用3电容器在电路中起着重要的作用，例如滤波、储能、耦合等电介质和极化电介质的定义极化的类型电介质的影响电介质是一种不导电的材料，在电场中会极化分为三种类型电子极化、离子极化电介质的极化会改变电场的强度和分布，发生极化，从而影响电场的分布和取向极化，每种极化类型都有其独特的从而影响电容、电势等物理量的值特点和影响导体中的静电场导体内部的电场强度为零，电荷分布在导体表面导体表面电荷的分布与导体形状有关，例如，球形导体上的电荷均匀分布，而平板导体上的电荷则集中在边缘导体表面电荷密度与电场强度成正比，其方向垂直于导体表面导体表面电场强度的方向与导体表面的法线方向一致，其大小与电荷密度成正比导体静电场的边界条件导体表面电场垂直导体内部电场为零导体表面上的电场线总是垂直于导体表面，因为电场力会迫使自由导体内部没有自由电荷，因此电场强度为零电荷移动到导体表面，形成一个垂直于表面的电场静电场的数值计算稳恒电流简介稳恒电流是指在时间上保持恒定不变的电流，它是一种重要的电磁现象，广泛应用于电力系统、电子设备等领域稳恒电流的特性包括电流大小恒定、电流方向不变、电流路径固定电流密度和欧姆定律电流密度欧姆定律描述单位截面积上的电流强度，阐述了导体中电流与电压和电阻反映电流的强弱程度之间的关系，是电学中的基本定律之一电磁感应和法拉第电磁感应定律磁通量变化当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电流法拉第定律感应电动势的大小等于穿过闭合电路的磁通量变化率楞次定律感应电流的方向总是试图阻止引起它的磁通量变化自感和互感自感互感12线圈中的电流变化会产生磁场两个线圈相互靠近时，一个线，磁场反过来会影响线圈中的圈中的电流变化会影响另一个电流，这种现象称为自感线圈中的电流，这种现象称为互感时变电磁场的边界条件在介质分界面上，电场和磁场强度满这些条件反映了电磁场在不同介质中足特定的边界条件的变化规律边界条件对于理解电磁波的传播、反射和折射现象至关重要麦克斯韦方程组高斯定律高斯磁定律法拉第定律安培麦克斯韦定律-描述电场与电荷之间的关系磁场线总是闭合，不存在磁单变化的磁场产生电场电流和变化的电场产生磁场极子电磁波的波动方程麦克斯韦方程组1电磁波的波动方程可以由麦克斯韦方程组推导出偏微分方程2它是描述电磁波在空间和时间上传播的偏微分方程波动特性3波动方程表明电磁波具有横波性质，并以光速传播电磁波的传播和特性传播速度横波性质电磁波在真空中以光速传播，约为3×电磁波的电场和磁场振动方向互相垂10⁸米/秒直，并且都垂直于传播方向频率和波长电磁波的频率和波长成反比，频率越高，波长越短电磁波的反射和折射反射折射当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，部分电磁波会被反射另一部分电磁波会穿过介质界面，其传播方向会发生改变，这就回来反射波的传播方向遵循反射定律，入射角等于反射角是折射现象折射角和入射角满足斯涅尔定律，折射角与入射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比电磁波的干涉和衍射干涉衍射当两列或多列电磁波相遇时，它们会相互叠加，形成干涉现象当电磁波遇到障碍物或狭缝时，会发生衍射现象，波会绕过障碍物或狭缝传播电磁波的偏振方向性线性偏振电磁波的电场矢量振动方向被称电场矢量在某一固定平面内振动为偏振方向圆偏振椭圆偏振电场矢量的端点在垂直于传播方电场矢量的端点在垂直于传播方向的平面上描绘圆形轨迹向的平面上描绘椭圆轨迹电磁波的能量传输电磁波的能量传输方式能量以电磁场形式传播能量密度与电场强度和磁场强度的平方成正比能量传输速率由坡印廷矢量表示电磁屏蔽和涡流电磁屏蔽涡流利用导体或磁性材料，阻止电磁场通过，以保护电子设备或人员当导体在变化的磁场中运动，或导体处于变化的磁场中时，导体免受电磁干扰内产生的电流，称为涡流电磁场对人体的影响健康风险器官损伤儿童易感性长期暴露于高强度电磁场可能会对人体健康电磁场可能导致某些器官，特别是生殖系统儿童对电磁场的敏感度更高，长期暴露可能造成负面影响，如头痛、失眠、免疫力下降和神经系统，受到损伤会影响生长发育等电磁场的应用通信技术医疗设备工业生产123电磁波是无线通信的基础，如手机、核磁共振成像、X射线、超声波等医电磁感应加热、电磁驱动、电磁测量广播、卫星通信等疗设备利用电磁波诊断和治疗疾病等技术广泛应用于工业生产课程总结本课程涵盖了电磁学的基本概念和理论，为后续学习相关专业知识奠定了基础通过学习，同学们对电磁场的基本性质、主要定律、应用等有了深入了解课后习题巩固知识拓展思维通过习题练习，加深对电磁学知习题设计旨在引导学生思考问题识的理解和掌握，并锻炼解决问题的能力培养技能习题练习可以帮助学生提升电磁学知识的应用能力参考文献电磁学电磁场理论大学物理教材大学物理教材工程电磁场大学物理教材答疑交流课程结束后，欢迎大家积极提问，进行深入探讨，共同学习！。