高中物理實(shí)用辭典素材：電磁學(xué)

PAGE用心愛(ài)心專心【電磁學(xué)】電學(xué)與磁學(xué)的統(tǒng)稱，是物理學(xué)中的一個(gè)重要部門。研究電磁現(xiàn)象的規(guī)律和應(yīng)用的科學(xué)。研究對(duì)象包括靜電現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、電磁感應(yīng)、電磁輻射和電磁場(chǎng)等。磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象本質(zhì)上是緊密聯(lián)系在一起的，變化的磁場(chǎng)能夠激發(fā)電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也能夠激發(fā)磁場(chǎng)。它是電工學(xué)和無(wú)線電電子學(xué)的基礎(chǔ)。【電】人類在很早以前就知道琥珀摩擦后，具有吸引稻草片或羽毛屑等輕小物體的特性。物體具有吸引其它物體的這種性質(zhì)叫做“物體帶電”或稱“物體有了電荷”，并認(rèn)識(shí)到電有正負(fù)兩種；同性相斥，異性相吸。當(dāng)時(shí)并不知道電是實(shí)物的一種屬性，認(rèn)為電是附著在物體上的，因而把它稱為電荷，并把具有這種斥力或引力的物體稱為帶電體。習(xí)慣上經(jīng)常也把帶電體本身簡(jiǎn)稱為電荷。近代科學(xué)證明；構(gòu)成實(shí)物的許多基本粒子都是帶電的，如質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電，質(zhì)子和電子具有的絕對(duì)電量是相等的，是電量的最小單位。一切物質(zhì)都是由大量原子構(gòu)成，原子又是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電于組成。通常，同一個(gè)原子中的正負(fù)電量相等，因此在正常情況下表現(xiàn)為中性的或不帶電的。若由于某些原因（如摩擦、受熱或化學(xué)變化等）而失去一部分電子，就帶正電，若得到額外的電子時(shí)，就帶負(fù)電。用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒就失去電子而帶正電，絲綢得到電子而帶負(fù)電。【摩擦起電】?jī)煞N不同物體相互摩擦后，分別帶有正電和負(fù)電的現(xiàn)象。其原因是，當(dāng)物體相互摩擦?xí)r電子由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，因此原來(lái)兩個(gè)不帶電的物體因摩擦而帶電，它們所帶的電量數(shù)值上相等，電性上相異?！眷o電感應(yīng)】在帶電體附近的導(dǎo)體，受帶電體的影響在其表面的不同部分出現(xiàn)正負(fù)電荷的現(xiàn)象叫作“靜電感應(yīng)”。因?yàn)椋趲щ婓w電場(chǎng)作用下，導(dǎo)體中的自由電子進(jìn)行重新分布，造成導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)隨之而變化，直到抵消了帶電體電場(chǎng)的影響，使它的強(qiáng)度減小到零為止。結(jié)果靠近帶電體的一端出現(xiàn)與帶電體異號(hào)的電荷，另一端出現(xiàn)與帶電體同號(hào)的電荷。如果導(dǎo)體原來(lái)不帶電，則兩端帶電數(shù)量相等；如果導(dǎo)體原來(lái)帶電，則兩端電量的代數(shù)和應(yīng)與導(dǎo)體原帶電量相等。在帶電體附近的導(dǎo)體因靜電感應(yīng)而表面出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象稱為“感生電荷”。【電荷守恒定律】在任何物理過(guò)程中，各個(gè)物體的電荷可以改變，但參于這一物理過(guò)程的所有物體電荷的代數(shù)和是守恒的，也就是說(shuō)：電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。例如中性物體互相摩擦而帶電時(shí)，兩物體帶電量的代數(shù)和仍然是零。這就是電荷守恒定律?！編?kù)侖定律】表述兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的定律。是法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲇?785年發(fā)現(xiàn)的。概述為：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力F的大小和它們的電量Q1和Q2和乘積成正比，和它們之間的距離r的平方成反比；作用力的方向沿著它們的連線，同號(hào)電荷相斥，靜電單位制中為1，式中F的單位是達(dá)因，Q的單位是靜電單位制的電式中F的單位是牛頓，Q的單位是庫(kù)侖，r的單位是米，這時(shí)比例系數(shù)K等于9×109牛頓·米2/庫(kù)侖2。為了簡(jiǎn)化電學(xué)中許多常用公式，往往將【庫(kù)侖】（Charles－AugustindeCoulomb，1736～1806）法國(guó)工程師、物理學(xué)家。1736年6月14日生于法國(guó)昂古萊姆。他曾在美西也爾工程學(xué)校讀書，這是一座新型的講授理論和應(yīng)用知識(shí)的學(xué)校。離開(kāi)學(xué)校后，進(jìn)入皇家軍事工程隊(duì)當(dāng)工程師。他在西印狄茲工作了9年，因病而回到法國(guó)。法國(guó)大革命時(shí)期，庫(kù)侖辭去一切職務(wù)，到布盧瓦致力于科學(xué)研究。法皇執(zhí)政統(tǒng)治時(shí)期，他回到巴黎，成為新建研究院成員。庫(kù)侖在1773年發(fā)表有關(guān)材料強(qiáng)度的論文，他提出使各種物體經(jīng)受應(yīng)力和應(yīng)變直到它們的折斷點(diǎn)，然后根據(jù)這些資料就能計(jì)算出物體上應(yīng)力和應(yīng)變的分布情況。這種方法沿用至今，是結(jié)構(gòu)工程的理論基礎(chǔ)。1777年庫(kù)侖開(kāi)始研究靜電和磁力問(wèn)題。當(dāng)時(shí)法國(guó)科學(xué)院懸賞，征求改良航海指南針中的磁針問(wèn)題。庫(kù)侖認(rèn)為磁針支架在軸上，必然會(huì)帶來(lái)摩擦，要改良磁針的工作，必須從這一根本問(wèn)題入手，他提出用細(xì)頭發(fā)絲或絲線懸掛磁針。他又發(fā)現(xiàn)線扭轉(zhuǎn)時(shí)的扭力和磁針轉(zhuǎn)過(guò)的角度成比例關(guān)系，從而可利用這種裝置算出靜電力或磁力的大小。這導(dǎo)致他發(fā)明定量扭秤。扭秤能以極高的精度測(cè)出非常小的力。1779年庫(kù)侖分析摩擦力，并提出有關(guān)潤(rùn)滑劑的科學(xué)理論。他還設(shè)計(jì)出水下作業(yè)法，類似于現(xiàn)代的沉箱。1785～1789年，庫(kù)侖用扭秤測(cè)量靜電力和磁力，導(dǎo)出了有名的庫(kù)侖定律。1806年8月23日庫(kù)侖在巴黎逝世。電荷的單位庫(kù)侖，就是以他的姓氏命名的。【點(diǎn)電荷】點(diǎn)電荷并不是指帶電體非常小的電荷實(shí)體，而是在所討論的問(wèn)題中可以不考慮其大小和分布狀況的帶電體。例如，當(dāng)帶電體的線度在所討論的問(wèn)題中遠(yuǎn)小于其他距離和長(zhǎng)度時(shí)。這時(shí)的電荷分布也可看作為點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷只是一個(gè)為討論問(wèn)題方便而引入的理想概念，這一點(diǎn)與研究力學(xué)時(shí)引入質(zhì)點(diǎn)的概念相似。【電介質(zhì)】不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為“電介質(zhì)”，又叫做“絕緣體”。組成電介質(zhì)的原子或分子中的正負(fù)電荷束縛得很緊，在一般條件下不能相互分離，因此在電介質(zhì)內(nèi)部能作自由運(yùn)動(dòng)的電荷（電子）極少，電導(dǎo)率均在10－8西門子/米以下。當(dāng)外電場(chǎng)超過(guò)某極限值時(shí)，電介質(zhì)被擊穿而失去介電性能。電介質(zhì)在電氣工程上大量用作電氣絕緣材料、電容器的介質(zhì)及特殊電介質(zhì)器件（如壓電晶體）等。在電介質(zhì)中的兩個(gè)點(diǎn)電荷之電介質(zhì)都有它自身的ε，不同物質(zhì)的介電常數(shù)各不相同?！窘殡姵?shù)】又稱為“電容率”或“相對(duì)電容率”。在同一電容器中用某一物質(zhì)作為電介質(zhì)時(shí)的電容與其中為真空時(shí)電容的比值稱為該物質(zhì)的“介電常數(shù)”。介電常數(shù)通常隨溫度和介質(zhì)中傳播的電磁波的頻率而變。電容器用的電介質(zhì)要求具有較大的介電常數(shù)，以便減小電容器的體積和重量?！倦妶?chǎng)】存在于電荷周圍，能傳遞電荷與電荷之間相互作用的物理場(chǎng)叫做電場(chǎng)。在電荷周圍總有電場(chǎng)存在；同時(shí)電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中其他電荷發(fā)生力的作用。觀察者相對(duì)于電荷靜止時(shí)所觀察到的場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。如果電荷相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，則除靜電場(chǎng)外，同時(shí)還有磁場(chǎng)出現(xiàn)。除了電荷可以引起電場(chǎng)外，變化的磁場(chǎng)也可以引起電場(chǎng)，前者為靜電場(chǎng)，后者叫做渦旋場(chǎng)或感應(yīng)電場(chǎng)。變化的磁場(chǎng)引起電場(chǎng)。所以運(yùn)動(dòng)電荷或電流之間的作用要通過(guò)電磁場(chǎng)來(lái)傳遞?！倦妶?chǎng)強(qiáng)度】電場(chǎng)強(qiáng)度是用來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。電場(chǎng)強(qiáng)度矢量，常用來(lái)表示，電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)方向可用試探點(diǎn)電荷（正電荷）在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向來(lái)確定；電場(chǎng)強(qiáng)弱可由試探電荷所受的力F與試探點(diǎn)電荷帶電量q的比值（F/q）來(lái)確定，也就是說(shuō)某點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱等于單位電荷在該點(diǎn)所受力的大小。試探點(diǎn)電荷應(yīng)該滿足兩個(gè)條件；（1）它的線度必須小到可以被看作點(diǎn)電荷，以便確定場(chǎng)中每點(diǎn)的性質(zhì)；（2）它的電量要足夠小，使得由于它的置入不引起原有電場(chǎng)的重新分布。電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)用單位為伏特/米或牛頓/庫(kù)侖。常用的單位還有伏特/厘米。由庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義可知，點(diǎn)電荷q在電場(chǎng)中某一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力，等于該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E和電荷q的乘積，即=q。如果是正電荷，和同方向，如