电和磁公开课培训资料

电和磁公开课培训资料目录CONTENCT电与磁基本概念静电场及其性质恒定电流与电路分析磁场性质与描述方法电磁感应原理及应用电磁波传播与接收技术01电与磁基本概念电荷电场电荷与电场物体所带的电的量，分为正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的其他电荷有力的作用。电场强度是描述电场强弱的物理量。电荷的定向移动形成电流。电流强度是描述电流大小的物理量，单位是安培。电流电场中两点的电势之差。电压是形成电流的原因，单位是伏特。电压电流与电压磁体周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的铁磁性物体有力的作用。磁场强度是描述磁场强弱的物理量。形象地描述磁场分布情况的一系列曲线。磁力线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，磁力线的疏密程度表示磁场的强弱。磁场与磁力线磁力线磁场法拉第电磁感应定律当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就会产生感应电流。感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。电磁感应现象02静电场及其性质静电场定义由静止电荷产生的电场称为静电场。静电场特点静电场中的电荷分布不随时间变化，因此电场强度和电势也是稳定的，不随时间变化。静电场定义及特点真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。库仑定律用于计算点电荷之间的相互作用力，以及求解电场强度和电势等问题。库仑定律应用库仑定律及应用电场强度与电势差电场强度描述电场的力的性质的物理量。电场中某点的电场强度等于该点处单位正电荷所受的电场力。电势差描述电场能的性质的物理量。电场中两点间的电势差等于将单位正电荷从一点移到另一点时电场力所做的功。由于导体内部存在自由电子，当导体处于静电场中时，自由电子会在电场作用下移动，直到导体内部电场为零。导体内部电场为零当导体处于静电场中时，导体表面的电荷会重新分布，使得导体表面成为一个等势面。同时，导体表面的电荷分布也会受到导体形状和大小等因素的影响。导体表面电荷分布导体在静电场中行为03恒定电流与电路分析恒定电流大小和方向均不随时间变化的电流。性质在恒定电场中，电荷的定向移动形成电流，且电流的大小和方向保持不变。恒定电流定义及性质VS在同一电路中，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL），是电路分析的基本定律。欧姆定律欧姆定律和基尔霍夫定律支路电流法网孔电流法节点电压法以支路电流为未知量，列写KCL和KVL方程进行求解。以网孔电流为未知量，列写KVL方程进行求解。以节点电压为未知量，列写KCL方程进行求解。复杂电路分析方法家庭电路01家庭电路通常由进户线、电能表、闸刀开关、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成，利用欧姆定律和基尔霍夫定律可以分析家庭电路中的故障和问题。电子设备02电子设备中的电路通常由电阻、电容、电感等元件组成，利用复杂电路分析方法可以设计和优化电子设备的性能。电力系统03电力系统中的输电线路、变压器、发电机等都可以看作是由电阻、电感等元件组成的复杂电路，利用电路分析方法可以研究电力系统的稳定性和经济性等问题。实际应用举例04磁场性质与描述方法磁场对运动电荷有力的作用洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其方向垂直于磁场方向和电荷运动方向。磁场的叠加性空间某一点的磁场是各个场源在该点产生磁场的矢量和。磁场是无源场磁场线总是闭合的，没有起点和终点。磁场基本性质安培环路定理和毕奥-萨伐尔定律磁场中某点的磁感应强度B与该点的矢量磁位A的关系可以通过安培环路定理来描述，即沿任一闭合路径L的B·dl等于穿过该路径所围面积的电流的代数和乘以真空中的磁导率。安培环路定理在真空中，电流元Idl在空间一点P处产生的磁感应强度dB的大小与电流元Idl的大小成正比，与电流元Idl所在处到P点的位置矢量和电流元Idl之间的夹角的正弦成正比，而与电流元Idl到P点的距离的平方成反比。毕奥-萨伐尔定律为了简化磁场问题的分析，引入矢量磁位A，其定义为B=∇×A。矢量磁位是一个辅助量，其引入可以方便地处理磁场问题。在不存在传导电流的区域，可以引入标量磁位φm，使得A=-∇φm。标量磁位的引入可以进一步简化磁场问题的分析。矢量磁位标量磁位矢量磁位和标量磁位01020304高导磁性磁饱和性磁滞现象居里温度铁磁性材料特性当外加磁场发生变化时，铁磁性材料的磁感应强度不会立即随之变化，而是存在一定的滞后现象。随着外加磁场的增强，铁磁性材料的磁感应强度逐渐达到饱和值。铁磁性材料具有很高的磁导率，使得磁场线在铁磁性材料中分布密集。铁磁性材料在一定的温度下会失去铁磁性，这个温度称为居里温度。05电磁感应原理及应用当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势，感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。法拉第电磁感应定律内容E=nΔΦ/Δt（普适公式）或E=BLVsinA（切割磁感线运动）。法拉第电磁感应定律公式用于解释电磁感应现象，确定感应电动势的大小和方向。法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律楞次定律内容感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。互感现象两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感现象。楞次定律和互感现象的应用用于分析电路中的自感现象和互感现象，以及确定感应电流的方向。楞次定律和互感现象80%80%100%自感和涡流效应当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的磁场会在它本身产生感应电动势，这种现象叫做自感现象。当一块金属板放在变化的磁场中时，金属板内部会产生感应电流，这种电流像水中的旋涡一样在金属板内旋转，所以叫做涡流。用于分析电路中的自感现象和涡流现象，以及确定感应电流的大小和方向。自感现象涡流效应自感和涡流效应的应用变压器工作原理变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。要点一要点二变压器的应用变压器在电器设备和无线电路中，常用于升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势。此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通量会发生变化，这就是互感应的原理。因此，变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压、电流和阻抗的器件。变压器工作原理及应用06电磁波传播与接收技术03方程组的应用用于预测电磁波的存在以及解释光的电磁性质等。01麦克斯韦方程组的物理意义描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间的关系，是电磁学的基础理论。02方程组的构成包括高斯定律、高斯磁定律、麦克斯韦-安培定律和法拉第感应定律四个方程。麦克斯韦方程组简介电磁波的产生电磁波的传播条件电磁波的性质电磁波产生与传播条件电磁波在真空中以光速传播，不需要介质支持；在介质中传播时，速度会受到介质性质的影响。具有横波性质，电场和磁场振动方向与传播方向垂直；具有能量传递性质，可以传递信息和能量。变化的电场和磁场相互激发，形成电磁波。

天线辐射原理及接收技术天线辐射原理天线将传输线上的导行波变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。天线接收技术通过天线接收空间中的电磁波，并将其转换为传输线上的导行波，以便进行后续的信号处理。天线的性能指标包括方向性、增益、效