朱卫华《大学物理》电学课件

《大学物理》电学课件本课件旨在帮助学生理解电学基本概念，并运用相关原理解决实际问题内容涵盖静电场、恒定电流、磁场、电磁感应等绪论电学的重要性学习目标电学是现代科技的基础，对我们掌握电学的基本概念、定律和应的日常生活和社会发展至关重要用，理解电磁现象的本质课程内容学习方法涵盖静电场、恒定电流、磁场、注重理论学习与实践结合，运用电磁感应、交流电等内容多种方法理解和掌握电学知识静电场静电场是电荷在空间中产生的稳定的电场静电场由静止的电荷产生，它与时间无关静电场在电学中有着重要的应用，例如静电感应、静电放电等库仑定律电场强度和电势电场强度是描述电场强弱的物理量，是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同电势则是描述电场能的物理量，是标量，代表着电场中某点电势能与电荷量的比值电势差则是描述电场中两点间电势能差的物理量，代表着电荷从一点移动到另一点过程中，电场对其所做的功高斯定理

11.概念

22.表达式高斯定理描述了电场线通过封高斯定理的数学表达式是闭曲面的通量与该封闭曲面所，其中是电场线通过Φ=Q/ε₀Φ包围的净电荷之间的关系封闭曲面的通量，是封闭曲Q面所包围的净电荷，是真空ε₀介电常数

33.应用

44.意义高斯定理是计算电场分布的重高斯定理揭示了电场与电荷之要工具，特别是在对称性较好间的基本关系，为电场理论的的情况下研究提供了重要的基础电介质极化介电常数电介质在电场中发生极化的现象，即衡量电介质极化能力的物理量，表示介质内部产生感应电荷电介质在电场中储存电能的能力电容击穿电介质的存在可以增强电容器的储能当电场强度超过一定限度时，电介质能力，并降低电场强度的绝缘性能下降，发生击穿现象电容与电容器电容平行板电容器充电过程放电过程电容器是储存电荷的元件，可平行板电容器是常见的电容器当电容器连接到电源时，电荷当电容器连接到负载时，电荷以用来存储能量并释放能量类型之一，由两块平行金属板从电源流入电容器，电容器的从电容器流出，电容器的电势构成电势差逐渐增加差逐渐下降静电能概念静电场中电荷所具有的能量计算将电荷从无穷远处移到电场中某一点所需的功公式W=1/2*Q*U单位焦耳J应用电容、电容器、电介质等导体电场的性质静电平衡电势分布静电屏蔽尖端放电导体内部没有静电场，电场强导体内部电势相等，称为等势导体可以屏蔽外部电场的影响导体尖端附近的电场强度较大度为零导体表面电荷均匀分体导体表面的电势等于导体，内部电场为零该性质广泛，容易发生电离，导致尖端放布，电场线垂直于导体表面，内部的电势应用于电子设备的静电防护电现象电场强度与导体表面的曲率成正比电流和电阻电流是电荷的有序运动，是构成物质的带电粒子在电场的作用下定向移动形成的电阻是指导体对电流的阻碍作用，它的大小与导体的材料、长度、截面积和温度有关欧姆定律电阻定律数学表达式实际应用描述了电流、电压和电阻之间的关系电流与电压成正比，与电阻成反比广泛应用于电路分析和设计，帮助计算电路中的电流、电压和功率电路分析基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路分析的基础，包括电流定律和电压定律电流定律指出进入节点的电流之和等于流出节点的电流之和电压定律指出闭合回路中各段电压的代数和为零叠加定理叠加定理指出线性电路中，多个独立电源作用时，各电源分别作用产生的电流或电压之和等于它们共同作用时产生的电流或电压戴维南定理戴维南定理指出，任何线性电路都可以等效为一个理想电压源和一个电阻串联诺顿定理诺顿定理指出，任何线性电路都可以等效为一个理想电流源和一个电阻并联电路仿真电路仿真软件可以模拟电路行为，帮助分析电路特性，进行电路设计和优化电路定理叠加定理戴维宁定理多个电源同时作用时，可以分别计算每个电源单独作用时的电流任何一个线性电路都可以等效成一个理想电压源和一个电阻的串或电压，然后将它们叠加得到最终结果联电路诺顿定理其他定理任何一个线性电路都可以等效成一个理想电流源和一个电阻的并还有其他电路定理，例如最大功率传输定理和米勒定理，这些定联电路理可以简化复杂电路的分析磁场磁场是磁体周围空间存在的特殊物质形式磁场对运动电荷有力的作用，表现为对运动电荷的吸引或排斥磁感应磁感应是描述磁场强弱和方向的物理量，用磁感应强度向量表示磁感应强度反映了磁场对放入其中的磁性材料的作用力大小磁感应强度方向定义为放在磁场中该点的小磁针极所受力的方向N磁感应强度是一个矢量，常用符号表示，单位是特斯拉（）磁感应强度的大小与磁场的强弱B T有关，方向与磁力线的方向一致12磁场磁力线磁场是由运动电荷或磁偶极子产生的磁场对磁力线是一种用来描述磁场方向和强度的曲线放入其中的磁性材料有力的作用磁力线从极出发，指向极N S34磁场强度磁通量磁场强度是描述磁场强弱的另一个物理量，用磁通量是指通过一个表面上的磁力线的数量，符号H表示用符号Φ表示电磁感应电磁感应是指变化的磁场产生感应电动势的现象，是电磁学中重要的基本定律之一法拉第电磁感应定律1变化的磁通量产生感应电动势楞次定律2感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量的变化涡流3变化的磁场在导体内部产生的感应电流互感4两个线圈之间相互感应的现象自感5线圈本身电流变化产生的感应电动势电磁感应现象是许多电气设备和装置的工作原理，例如发电机、电动机、变压器等电磁感应定律法拉第电磁感应定律楞次定律12描述了变化的磁场如何产生电指出感应电流的方向总是试图场，进而诱导出电流，即电磁阻止产生它的磁通量的变化感应现象的核心应用场景3广泛应用于发电机、变压器、电磁炉等领域，推动了现代电力工业的发展自感和互感自感互感自感是指电流在电路中变化时，电路本身产生的感应电动势互感是指两个电路之间由于电流变化而产生的感应电动势现象自感系数是指单位电流变化率引起的感应电动势的大小互感系数是指一个电路中电流变化率引起的另一个电路中感应电动势的大小交流电路交流电路是指电流和电压随时间变化的电路交流电路是现代电力系统的重要组成部分，应用广泛例如，家用电器，工厂设备以及电力传输都使用交流电交流电路功率瞬时功率交流电路中任意时刻的功率平均功率交流电路在一个周期内的平均功率有效功率交流电路中消耗的实际功率交流电路功率是电路中能量转换速率的度量不同类型的功率反映了交流电路中能量转换的不同方面电磁波与电磁场相互作用电磁波的产生电磁波的传播振荡的电场和磁场互相耦合，产电磁波以光速在真空中传播，不生电磁波电磁波的产生是由电需要介质，并能穿透某些物质磁场的变化引起的电磁波的能量电磁波的性质电磁波携带能量，能量的大小与电磁波具有波动性，体现于光的电磁波的频率和振幅有关衍射和干涉现象，也具有粒子性，表现为光电效应电磁波在传播中的特性波长和频率传播速度偏振干涉和衍射电磁波的波长和频率成反比电磁波在真空中以光速传播电磁波的电场方向是振荡的电磁波可以发生干涉和衍射波长越长，频率越低，大约为米秒，称为偏振现象3x10⁸/例如，无线电波波长很长，电磁波可以是线偏振、圆偏干涉是指当两束电磁波相遇频率很低，而可见光波长较电磁波在不同介质中的传播振或椭圆偏振时，波叠加形成加强或减弱短，频率较高速度不同例如，电磁波在的现象衍射是指电磁波绕水中的传播速度比在空气中过障碍物传播的现象慢电磁波的应用无线电通信卫星通信微波应用医疗诊断电磁波用于广播、电视、移动卫星利用电磁波传递信号，实微波炉利用电磁波加热食物，医疗影像技术如、等，利CT MRI通信等，覆盖范围广现跨洲际通信效率高用电磁波获取人体内部信息电磁振荡电路电磁振荡电路是利用电磁感应现象产生的振荡电路电磁振荡电路是一种重要的电路，在许多领域都有着重要的应用，例如无线电通信、雷达等电子管电路三极管五极管电子管应用三极管是电子管中最基本的形式之一，它五极管在三极管的基础上增加了两个控制电子管广泛应用于音频放大器、无线电发包含一个阴极、一个栅极和一个阳极栅极，可以更有效地控制电子流射器和接收器等领域半导体器件

11.二极管

22.晶体管半导体器件最基本的类型，允许电流单向流动放大或开关电子信号，广泛应用于电子电路

33.集成电路

44.场效应管将多个半导体器件集成在一个芯片上，实现复杂功能控制电流流动的电子开关，应用于各种电子设备集成电路微型化和集成化多种功能广泛应用集成电路将多个电子元件集成在一个微小集成电路可以实现多种功能，从简单的逻集成电路是现代电子产品不可或缺的核心的芯片上，大大减少了体积和重量，提高辑运算到复杂的信号处理和数据存储，满，广泛应用于计算机、通信、消费电子等了可靠性和效率足了各种应用需求领域数字电路基础数字信号逻辑门布尔代数组合逻辑电路数字电路使用数字信号，由逻辑门是数字电路的基本构布尔代数为数字电路的设计组合逻辑电路的输出仅取决离散的电压或电流水平表示建块，执行逻辑运算和分析提供了一种数学框架于其当前输入，不依赖于以前的状态常见的逻辑门包括与门、或数字信号在两个不同的状态门、非门、异或门和非门它允许我们使用逻辑表达式加法器、减法器和编码器是之间变化，通常表示为和来表示数字电路的功能组合逻辑电路的常见示例01信号处理电路模拟信号处理数字信号处理模拟信号处理电路可以对模拟信数字信号处理电路可以对数字信号进行放大、滤波、调制和解调号进行采样、量化、编码和解码等操作等操作信号处理应用信号处理电路在通信、医疗、控制等领域都有广泛的应用课程总结本课程旨在帮助学生深入理解电磁学基础理论与应用，培养学生分析和解决电磁学问题的能力学生将掌握静电场、磁场、电磁感应、交流电路、电磁波等核心概念，并了解相关应用。