電動力學預備知識課件

電動力學預備知識課件目錄CONTENTS靜電學基礎(chǔ)電流與磁場電磁感應麥克斯韋方程組電磁波的輻射與散射電動力學應用實例01靜電學基礎(chǔ)電荷是物質(zhì)的基本粒子，具有正負兩種電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷周圍存在電場，電場對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用。電場強度是描述電場強弱和方向的物理量。電荷與電場電場電荷通過任意閉合曲面的電場強度通量等于該閉合曲面內(nèi)電荷量的代數(shù)和除以真空電容率。高斯定理表述高斯定理在靜電學中有著廣泛的應用，如計算電場分布、電勢分布等。應用高斯定理電勢電勢是描述電場中某點電場強度大小的物理量，定義為該點單位正電荷所具有的電勢能。電場線電場線是用來形象描述電場分布的曲線，電場線的疏密程度表示電場強度的大小，電場線的方向表示電場力的方向。電勢與電場線02電流與磁場電流電荷的定向移動形成電流，電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量。電流密度描述電流在導體上分布的物理量，表示單位面積的電流強度。電流與電流密度磁場與磁感應線磁場電流產(chǎn)生磁場，磁場是描述磁力作用的場。磁感應線為了形象地描述磁場分布，引入磁感應線的概念，磁感應線的疏密程度表示磁場的強弱。安培環(huán)路定律：描述磁場與電流之間的關(guān)系，在磁感應線圈中，磁場強度沿閉合路徑的線積分等于穿過該路徑所圍面積的電流總和。安培環(huán)路定律03電磁感應VS法拉第電磁感應定律描述了當磁場發(fā)生變化時會在導體中產(chǎn)生電動勢的規(guī)律。詳細描述法拉第通過實驗發(fā)現(xiàn)，當磁場發(fā)生變化時，會在導體中產(chǎn)生電動勢，電動勢的大小與磁通量變化率成正比。這一規(guī)律在電感器、變壓器等電子設備中有著廣泛應用?？偨Y(jié)詞法拉第電磁感應定律楞次定律指出感應電流的方向總是要阻礙引起它的磁通量的變化。總結(jié)詞楞次定律是電磁感應的一個重要規(guī)律，它指出感應電流的方向總是要阻礙引起它的磁通量的變化。這一規(guī)律在發(fā)電機、電動機等設備中有著重要的應用。詳細描述楞次定律總結(jié)詞動生電動勢是由于導體在磁場中運動而產(chǎn)生的電動勢，而感生電動勢是由于磁場變化而產(chǎn)生的電動勢。詳細描述動生電動勢是由于導體在磁場中運動，導致導體中的電子受到洛倫茲力而產(chǎn)生定向移動，形成電動勢。而感生電動勢是由于磁場變化，導致磁通量變化，從而在導體中產(chǎn)生電動勢。這兩種電動勢在電感器、發(fā)電機等設備中都有應用。動生電動勢與感生電動勢04麥克斯韋方程組輸入標題02010403麥克斯韋方程組的積分形式積分形式的麥克斯韋方程組包括高斯定理、高斯定律和安培環(huán)路定律，這些方程描述了電荷和電流在空間中的分布以及電磁場的變化規(guī)律。安培環(huán)路定律表明，磁場與電流之間的關(guān)系滿足環(huán)路定理，即磁場對電流的作用力沿著電流所在的閉合曲線積分等于零。高斯定律描述了電場線從正電荷出發(fā)，終止于負電荷，或者穿過閉合曲面的通量與該閉合曲面內(nèi)電荷的電量成正比。高斯定理表明，在一個封閉曲面內(nèi)，電荷的數(shù)量等于該曲面所包圍體積內(nèi)電場線的數(shù)量。麥克斯韋方程組的微分形式01微分形式的麥克斯韋方程組包括波動方程、洛倫茲力公式和洛倫茲規(guī)范條件，這些方程描述了電磁波的傳播和電磁場的變化規(guī)律。02波動方程表明，電場和磁場都是波動場，它們的波動性質(zhì)可以用波動方程來描述。03洛倫茲力公式描述了帶電粒子在電磁場中受到的作用力，該公式是牛頓第二定律的推廣。04洛倫茲規(guī)范條件是麥克斯韋方程組的自洽性條件，它要求物理量的定義和單位必須滿足一定的規(guī)范。03電磁波的頻率范圍非常廣泛，從低頻的無線電波到高頻的X射線，不同頻率的電磁波具有不同的傳播特性和應用。01電磁波的傳播特性包括波速、波長、頻率和相位等參數(shù)，這些參數(shù)之間滿足一定的關(guān)系式，即波速等于波長乘以頻率。02電磁波在真空中傳播的速度等于光速，而在介質(zhì)中傳播的速度會小于光速。電磁波的傳播特性05電磁波的輻射與散射電磁波輻射源電磁波的輻射源可以是電荷、電流、磁化物質(zhì)等，它們通過電磁場相互耦合產(chǎn)生輻射。輻射場輻射場是由輻射源產(chǎn)生的電磁場，它可以在空間中傳播并影響其他物體。輻射功率和方向性輻射功率描述了輻射源的能量發(fā)射速率，方向性則描述了輻射能量的空間分布特性。電磁波的輻射當電磁波遇到不均勻介質(zhì)或物體時，會發(fā)生散射現(xiàn)象，即電磁波的傳播方向發(fā)生變化。散射現(xiàn)象散射機制包括瑞利散射、米氏散射和夫瑯禾費散射等，不同的散射機制對應不同的散射強度和方向性。散射機制散射系數(shù)描述了散射現(xiàn)象的強弱，散射截面則描述了散射體的散射能力。散射系數(shù)和散射截面電磁波的散射吸收現(xiàn)象當電磁波通過介質(zhì)時，部分能量會被介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能或化學能。色散現(xiàn)象不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中的傳播速度不同，這種現(xiàn)象稱為色散。色散會導致電磁波的頻率與相速度不同。吸收系數(shù)和消光系數(shù)吸收系數(shù)描述了介質(zhì)對電磁波的吸收能力，消光系數(shù)則描述了介質(zhì)對電磁波的吸收和散射的綜合作用。電磁波的吸收與色散06電動力學應用實例電動機的工作原理當電流通過導線時，導線周圍會產(chǎn)生磁場；當磁場與永磁體相互作用時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。工作原理直流電動機、交流電動機、步進電動機等。類型當交流電流通過一次繞組時，產(chǎn)生磁場；該磁場與二次繞組中的感應電流相互作用，產(chǎn)生電動勢，從而改變電壓。電力系統(tǒng)中的升壓和降壓變壓器、音頻變壓器等。工作原理應用變壓器的原理與應用原理通過調(diào)