大学物理概念

1、1. 元电荷电子（质子）所带的电量（e=1.60 x 10-19C）为所有电量中的最小 值，叫做元电荷。2. 库伦定律：处在静止状态的两个点电荷，在真空（空气）中的相互作用力，与 两个点电荷的电量成正比， 与两个点电荷间距离的平方成反比， 作用的方向沿着 两个点电荷的连线（ 其中 k 为比例系数， ）静电力 （ 其中 为电容率 ， 为人的单位矢量。3. 电场中某点的电场强度E的大小等于单位电荷在该点受力的大小，其方向为正 电荷在该点受力的方向：，在已知静电场中各点电场强度的条件下电荷 q的静 电力 。4点电荷系在某点P产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的电场强度 的矢量和，这称为 电场的

2、叠加原理 。5. 电偶极子：两个大小相等的异号点电荷 +q和-q，相距为，如果要计算电场强 度的各场点相对这一对电荷的距离 r 要比 大的多，这样一对点电荷称为电偶极 子。，p为点偶极子电偶极距， 的方向规定为由负电荷指向正电荷。6. 静电场中的电场线有两条重要的性质：（ 1）电场线总是起自正电荷，终止于负电荷（或从正电荷伸向无限远，或来自无限远到负电荷止）；（2）电场线不会自成闭合线，任意两条电场线也不会相交。7. 电通量：在电场中穿过任意曲面 S的电场线条数称为穿过该面的电通量，用表 示。8. 高斯定理： 真空中的任何静电场中， 穿过任一闭合曲面的电通量， 在数值上等 于该闭合曲面内包围的

3、电量的代数和乘以 即 （不连续分布的源电荷）（连续分布）。9. 高斯定理的重要意义： 把电场与产生电场的源电荷联系起来了， 它反映了静电 场是有源电场这一基本的性质。凡是有正电荷的地方，必有电场线发出 ; 凡是有 负电荷的地方 ,必有电场线汇聚 ;正电荷是电场线的源头 ,负电荷是电场线的尾 闾10. 一个实验电荷 静止在点电荷q产生的电场中，有点a经过某一路径L移动到 b 点，则静电力对 的做功为： ，静电力对实验电荷所做的功只取决于移动路径 的起点和准点的位置，而与移动的路径无关。11. 静电场的环路定理：在静电场中电场强度沿任一闭合路径的线积分（称为电 场强度的环流）恒为零。 这一定理表明

4、静电场的电场线不可能是闭合的。12. 电荷在电场中某点的电势能，在数值上等于把电荷从该点移动到电势能零参 考点时，静电力所做的功13点电荷q在a, b两点的电势能之差为：，电势能差与电势能零参考点的选 取是无关的。14. 电场中某点的电势，其数值等于单位正电荷在该点所具有的电势能。即 。15. 电场中某点的电势，其数值也等于把单位正电荷从该点沿任意路径移动到电 势能零参考点时，静电力所做的功。16. 电场中a,b两点的电势差，在数值上等于把单位正电荷从a点移动到b点 时，静电力所做的功，电势差与电势的零参考点的选择无关。17. 电荷在电场中某点具有的电势能等于电荷的电量与该点的电势的乘积。18

5、. 静电力对电荷所做的功，等于电荷的电量与移动的始末位置电势差的乘积。19. 电势叠加原理：在点电荷系产生的电场中，某点的电势是各个点电荷单独存 在时，在该点产生的电势的代数和。 。20. 当P点在球面外（rR）时,P点的电势为：，当P点在球面内时（rR）时，P点的电势为：（r为球心到P距离，R为球的半径）21. 电势值相等的点连成的面称为等势面。22. 任意一场点P处电场强度的大小等于沿过该点等势面法线方向上电势的变化 率，负号表示电场强度的方向与假设方向相反，及指向电势减小的方向。 。23. 电场强度在 方向的投影等于电势沿该方向的变化率的负值。 。24. 某点的电场强度等于该点的电势梯度

6、的负值，这就是电势与电场强度的微分 关系。25. 依靠电子导电的导体称为一类导体，依靠离子的导体称为二类导体。26. 静电平衡的条件：导体内部任意一点的电场强度为零，导体表面上任意一点 的电场强度方向垂直与导体表面， 或者说导体是一个等实体， 导体表面是等势面。27. 导体处于静电平衡是具有以下性质：1。处于静电平衡的状态的导体，无论是否带电， 导体内部都不存在多余的电荷， 或者说， 所带电荷只能分布在导体的 表面上。2。处于静电平衡状态的导体，表面上一点（指表面外无限靠近表面的 点）的电场强度和该点导体表面电荷的面密度成正比。3。处于静电平衡状态的导孤立体，其表面上电荷面密度的大小与表面的曲

7、率有关。28. 对于闭合的圆柱面应用高斯定理有： （其中 为电荷密度， n 为法线）29. 把不带点的导体引入外电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，沿着 与场强相反的方向运动， 它们不能移动到表面以外的地方去， 只能在导体一端表 面上堆积起来， 导体的另一端表面， 因缺少了电子而呈现带正电， 并且这两种符 号的电荷数量相等。 这种在电场作用下导体中出现的电荷重新分布的现象， 称为 静电感应现象 。30. 把一个空心的导体（其空腔内无电荷）放入一均匀的外电场中时，由于导体 的引进将使得原来的电场发生变化， 达到静电平衡时， 导体上及空腔内部的场强 为零。 空腔内任一点的电场强度为零， 空腔

8、内将不受外界电场的影响， 通常把这 种作用称为 静电屏蔽作用 。31. （ 1）电容 （孤立导体）（2）电容器的电容：（3）平行板电容器的电容： （与板面积成正比，与极板间的距离成反比）（4）球形电容器的电容：（与两球面的半径有关）（5）圆柱形电容器的电容： （与半径及 其长度有关）。32. 从开始极板上无电荷直到极板上带电量为 Q时：电源所做的功为：（因为：） （此时电容器中电场储存的能量 W的数值也就这个功的数值）33. 电容器中的能量密度：（其中E为电场强度）34. 磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量。35. 毕奥-萨伐尔定律：在一段载流为I的导线上取电流元Idl，它在某场点P处

9、产生磁感应强度dB的大小与电流元Idl大小成正比，与电流元Idl所在处到场 点P的位矢r和电流元Idl间夹角0的正弦sin 0成正比、而与位矢r大小的 平方成反比。即：36. 安培力公式：（dF为安培力，Idl为电流元，B为磁场感应强度）。37. 恒定磁场中各点处的磁感应强度 B都具有确定的量值。它由磁场本身的性质 所决定，与电流元 Idl 的大小无关。38. 右螺旋法则：右手四指由Idl的方向经小于 角转向B的方向，右螺旋前进的 方向即为 的方向。39. 电流（运动电荷）在其周围产生磁场，磁场对处于场中的电流施以作用力， 磁场力是磁场传递的，磁场也是一种物质。40. 若一磁场中各场点的 B

10、都相同，则称其为 匀强磁场 。41. 载流导线在场点P处产生的磁感应强度，无限长载流导线周围各场点的磁感 应强度为 （ 为真空中的磁导率 , ,a 为场点到载流直线的垂直距离。）42. 磁场线为有一些有向曲线，其上各点的切线方向与该点处的磁感应强度 B的 方向一致；在磁场中的某点处，垂直于该该点磁感应强度 B的单位面积 上，穿 过的磁场线条数dN等于该点处B的大小。43. 磁通量：在磁场中穿过任意曲面 S的磁场线数称为穿过该面的磁通量（）44. 磁高斯定理：通过磁场中任意闭合曲面 S 的净磁通量恒等于 0， 。它是电磁 场的一条基本定理。45. 磁高斯定理和静电场高斯定理的比较：两者的原则差别

11、在于电场线是由电荷 发出的，总是源始于正电荷，终止于负电荷，因此，静电场是有源场；而磁场线 都是环绕电流的，无头无尾的闭合曲线，因此，磁场是无源场，磁场没有与正、 负电荷相对应的、分离的正、负“磁荷”（磁单极子）46. 磁感应强度的环流公式： ，如果闭合路径反向绕行： 。可以看出： （1）磁 场中磁感应强度B沿闭合路径的线积分与闭合路径的形状及大小无关，只和闭合 路径包围的无限长载流直导线的电流有关；（ 2）当电流的方向与闭合路径绕行 方向间满足右螺旋法则时，电流 I 去正值，反之， I 去负值。47. 恒定磁场的安倍环路定理：恒定磁场的磁感应强度B沿闭合路径L的积分，等于 乘以穿过 L 所有

12、电流的代数和。 。48. 不穿过闭合路径的无限长载流直导线尽管在空间中产生磁场，但对于B的环流却没有贡献。 。49. 矢量环流等于零的场称为无旋场，反之称为有旋场。静电场是无旋场，恒定 磁场是有旋场。50. 无限长均匀载流导体的 圆柱体（内） 螺线管（或螺绕环） （内） ，无限 大平板51. 运动电荷的磁场：52. 载流线圈在匀强磁场中受到安培力的矢量和为零。53. 半圆弧所受的安培力为： （i 表示方向沿 x 轴的正向），圆形电流所受的安 培力为： （ i1 表直线电流， i2 表圆形电流）54. 载流线圈的磁矩就是该点的磁感应强度 B的大小，与载流线圈的面积 S和电 流I的乘积有关：（n为

13、载流线圈平面正法线方向上的单位矢量）。55. N匝线圈的磁力距：，该式表明：匀强磁场对平面载流线圈的磁力距M不仅与线圈中的电量I、线圈面积S以及磁感应强度B有关，还与线圈平面与磁感应 强度 B 间的夹角有关。56. 磁场对平面载流线圈所作用的磁力距，总是要使线圈转到其磁力距方向与磁 感应强度方向相同的稳定平衡位置处。57. 如果电流保持不变，磁场力 F 的功等于电流乘以通过回路所包围面积内磁通 量的增加。59. 霍尔效应：将通有电流 I 磁场方向与电流方向垂直时， 称为霍尔电势差。实验证明58. 以速度 运动的单个带电粒子 q 在磁场中受到的磁力 f: （ 洛伦磁力公式 ） ，洛 伦磁力始终垂

14、直于带电粒子的运动速率 u和磁感应强度B,因此洛伦磁力对对带 电粒子所做的功恒等于零。的导体板，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当则在导体板的 a,b 两侧面之间出现微弱的电势差 与通过导体板的电流I和磁感应强度B的大小成正比。与板的厚度成反比，即（K为霍尔系数）60. 霍尔系数K与载流子浓度n成反比。霍尔系数的正负取决与载流子电荷的 正负。61. 存在磁介质时的安培环路定理：磁介质内磁场强度H沿所选闭合路径的环流等于闭合积分路径包围的所有传导电流的代数和： 。62. 在各乡均匀磁介质中，B和H成正比，及B=y H （卩为磁导率）。63. 磁滞现象表明： （ 1）铁磁质的磁化过程是不可逆过程。

15、 （2） 磁化过程中， H 和 B 之间不仅不是线性关系，而且也不是单值的。64. 磁滞损失：在磁化过程中由于磁滞效应造成的能量损耗。65. 铁磁滞的主要特征为：（1）高卩值；（2）非线性；（3）磁带66. 电磁感应现象：不论用什么方法，只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变 化，此回路中就有电流发生。 回路中产生的电流称为感应电流， 而驱动感应电流 的电动势则称为感应电动势。67. 电动势（）：非静电力 把单位正电荷从负极通过电源内部搬到正极所做的功。（ 表示电源内非静电力 把正电荷搬 q 从负极搬到正极所做的功。）68. （发拉第）电磁感应定理：导体回路中产生的感应电动势的大小与穿过回路 的

16、磁通量变化率 成正比。69. 判断感应电流方向的（愣次）定律：闭合回路中，感应电流的方向总是使得 它自身所产生的磁通量反抗引起感应电流的磁通量变化。70. 感应电动势的种类： 动生电动势（也就是导体或导体回路在恒定磁场中运动， 导体或导体回路内产生的感应电动势） 、感生电动势（也就是导体或导体回路不 动，由于磁场随时间变化，导体或导体回路中产生的感应电动势）。71. 只是由于磁场变化，会在导体回路中产生感应电动势。不论有无导体或导体 回路，变化的磁场将在其周围空间产生具有闭合电场线的电场， 并称此为感生电 场或有旋电场。72. 在变化的磁场中，有旋电场强度对任意闭合路径L 的线积分等于这一闭合

17、路径所包围面积上磁通量的变化率。73. 自感现象是指：导体回路中由于电流的变化，而在自身回路中产生感应电动 势的现象。这种电动势称为自感电动势。74. 互感现象：由于某个导体回路中的电流发生变化，而在临近的导体回路内产 生感应电动势现象，称为互感现象。75. 机械波 的形成：使振动以一定的速度在弹性介质中由近及远的传播出去。76. 波源和弹性介质 是产生机械波的两个必须具备的条件。77. 横波 ：介质质点振动的方向和波的传播方向相互垂直。78. 纵波 ：介质质点的振动方向和波的传播方向相互平行。79. 波面（同向面） ：在波传播过程中，任一时刻介质中各振动相位相同的点连 成的面80. 波前（波

18、阵面） ：在某一时刻波传播到最前面的波面。81. 波面为球面的波叫做 球面波。波面为平面的波叫 平面波 。波面为柱面的波称 为 柱面波 。82. 沿波的方向作一些带箭头的线，叫做波线。波线的指向表示波的传播方向。 在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。83. 简谐波：如过振动在介质中传播的是谐振动，且波所到之处，介质中各质点 均作同频率、 同振幅的谐振动， 这样的波称为简谐波。 如果简谐波的波面为平面， 则这样的简谐波称为平面简谐波。84. 质点的振动方程：（A为振幅，3为角频率，初相）85. 平面简谐波的波函数（波动方程）： （表示任意时刻位于波线上的任意点 P 的质点做谐振动的位移。86

19、. 波长（）：在同一波线上两个相邻的、相位差为2n的质点之间的距离叫做 波长。87. 波的周期（T）:波前进一个波长距离所需要的时间叫做波的周期88. 波的频率（v）:周期的倒数叫作频率，也就是在单位时间内，波前进距离 中完整波的数目。89. 具有一定振动周期和频率的波源，在不同介质中激起的波的周期和频率是相 同的，与介质的性质的无关。90. 振动状态在介质中的传播速度，叫做波速。91. （ 1）波速只与波传播的介质的性质有关，与波的频率无关。（ 2）波的频率 与振源的频率相同，与波传播的介质无关。（ 3）波长既与波速有关，又与波的 频率有关。92. 波动过程的重要特征:随波的传播有机械能的传

20、播。93. 能量与速度 u 在介质中随波一起传播，在均匀、各向同性介质中。能量传播 的速度和传播的方向与波的传播速度和传播方向总是相同的，综合上面的分析， 可以说波的传播过程，也就是能量的传播过程。94. 波的能量密度：把单位体积中波的能量称为波的能量密度。（其中p为介质的密度，A为振幅，3为角频率。）95. 能流密度：单位时间内，沿波速方向垂直通过单位面积的平均能量，叫做波 的能流密度。能流密度称为波的强度， 简称波强 。波强的大小与波的振幅平方 成 正比。即 。96. 波的吸收：波在介质中传播时，介质总要吸收一部分波的能量，因而波的强 度将逐渐减弱，这现象就是波的吸收。97. 惠更斯原理：

21、行进中的波面上任意一点都可看作是新的次波源，而从波面上 各点发出的许多次波形成的包络面，就是原表面在一定时间内所传播到的新波 面。98. 波的衍射现象：当波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向发生改变。并 能绕过障碍物的边缘继续向前传播。99. 波的叠加原理：在相遇区内，任一点处质点的振动，为各波单独存在时所引 起振动的合振动， 即在任一时刻， 该点出质点的位移是各波单独存在时在该点引 起位移和矢量和。100. 相干波：两列频率相同、 振动方向相同、相位相同或相位差恒定的波的叠加。 满足这三个条件的波称为相干波，产生相干波的波源称为相干波源。101. 驻波： 两列振幅、振动方向和频率都相同，

22、而传播方向相反的同类波相干叠 加起来就形成驻波。102. 多普勒效应： 由于观察者（接收器）或波源二者同时相对介质运动， 而使观 察者接受到的频率与波源发出的频率不同的现象。103. 波静观动： 波动观静：104. 凡做加速运动的电荷或电荷系都是发射电磁波的波源。105. 做加速运动的电荷或电荷系在其周围空间产生变化的电场， 变化的电场有产 生变化的磁场， 变化的磁场又产生变化的电场， 这样相互激发，随着时间的推移， 就在空间产生了电磁波的传播，也叫电磁波。106. 电磁波是电场强度E与磁场强度H的矢量波。107. 平面简谐电磁波的基本特性：（1）电磁波场矢量E和H,在同一地点同时 存在，具有

23、相同的相位，都以相同的速度传播。（2）E和H相互垂直，且两者 都以波的传播方向垂直, E、H、u 三者满足右螺旋关系,这表明电磁波是横波。E和H各自与波的传播方向构成的平面称为 E的振动面和H的振动面，E和H分 别在各自的振动面内振动， 这个特性称为偏振性， 只有横波才具有偏振性。（3）在空间任何一点处，E和H之间在量值上有：。（4）电磁波的传播速度决定于 介质的介电常量c和磁导率卩，且为。（5）电磁波在两种不同介质的分界面 发生反射和折射。 电磁波在真空中的速率 c 和与在某种介质中的速率之比称为该 介质的绝度折射率n,简称为折射率。108. 电磁波所带的能量称为辐射能。109. 单位时间通

24、过垂直电磁波传播方向单位面积的辐射能称为能流密度， 也称为 波的强度。110. 电场和磁场的能量密度分别为：， 。所以电磁场的总能量密度为：1 1 1 .在光学中通常把平均能流密度 I 称为光强：112. 光程是一个折合量， 在传播时间相同或相应改变相同的条件下， 把光在介质 中传播的路程折合为光在正空中传播的相应路程， 在数值上， 光程等于介质折射 率乘以光在介质中传播的相应路程， 在数值上， 光程等于介质折射率乘以光在介 质中传播的路程。113. 发光的物体称为光源。114. 常见发光过程：（ 1）热辐射（ 2）电致发光（ 3）光致发光（ 5）化学发光。115. 光的干涉现象： 频率相同、

25、振动方向平行， 相位差恒定的两束简谐光波相遇 时，在光波重叠区， 某些点合成光强大于分光强之和， 在另一些区点合成光强小 于分光强之和， 合成光波的光强在空间形成强弱相间、 稳定分布的干涉条纹， 称 为光的干涉现象。 光波的这种叠加称为相干叠加， 能产生相干叠加的两束光称相 干光。相干叠加满足的条件称为相干条件。 如果两束光不满足相干叠加条件， 则 在光波的重叠区， 合成光强等于分光强之和， 没有干涉现象出现， 此时两束光的 叠加称为非相干叠加。116. 两束光产生干涉的条件有：（ 1）频率相同；（ 2）相位差恒定；（ 3）光矢 量振动方向平行。117. 光程是一个折合量， 在传播时时间相同或

26、相位改变相同的条件下， 把光在介 质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。 在数值上， 光程等于介质折 射率乘以光在介质中传播的路程。118. 等厚干涉条纹：干涉图样中同一干涉条纹对应于薄膜上厚度相同点的连线。119. 牛顿环：由环空气劈尖上下表面反射的光发生干涉而形成的条纹。 它是等候 干涉条纹。120. 光的衍射通常分为两类： 菲涅耳衍射（近场衍射）和夫琅禾费衍射 （远场衍 射）。121. 惠更斯菲涅耳原理： 从同一波面上各点发出的次波是相干波， 经过传播在 空间某点相遇时的叠加是相干叠加。122. 利用多缝衍射原理使光发生色散的元件称为衍射光栅。123. 光矢量只限于单一方向振动的光称为偏振光。124. 马吕斯定律：如果入射线偏振光的光强为，投射检偏器后，投射光的光强为 I 。则 （其中 a 线偏振光的光矢量振动方向