大學物理論文

大學物理論文之電磁學相關問題的論述摘要：電磁學是物理學的一個分支，由19世紀的許多物理學家發(fā)展起來，主要研究電磁波，電磁場以及有關電荷，帶電物體的動力學等等。本文主要討論電磁學的發(fā)展、相互作用能和相互力、圓電流的磁場分布問題。關鍵詞：電磁學、共軸帶電圓環(huán)、相互作用能、相互作用力、橢圓積分、圓電流、磁場、級數解一、電磁學的發(fā)展史1早期的電磁學研究早期的電磁學研究比較零散，首先是1650年德國物理學家格里凱在對靜電研究的基礎上制造了第一臺摩擦起電機，其次是1720年格雷發(fā)現了靜電感應現象，1733年杜菲經過實驗區(qū)分出正負兩種電極，隨后就是歐姆發(fā)現了歐姆定律。2安培和法拉第奠定了動力學基礎1820年間，奧斯特在給學生講課時，意外地發(fā)現了電流使小磁針偏轉的現象同時還發(fā)現如果給兩個螺旋線管通電流，它們會像兩個磁鐵一樣相互吸引和排斥。到1822年安培在試驗的基礎上，以嚴密的數學形式表述了電流產生磁力的基本定律——安培定律。隨后法拉第用實驗證明了電不僅可以轉化為磁，磁也可以轉變?yōu)殡姡⒂?831年用鐵粉做實驗，形象的證明了磁力線的存在。3麥克斯韋的動力學1873年麥克斯韋完成了電磁理論的經典著作《電磁學通論》，建立了著名的麥克斯韋方程組，以非常優(yōu)美簡潔的數學語言概括了全部電磁現象二、相互作用能和相互力1、靜電場能量計算靜電場能量的公式：W=1/2∫vE·DdV。此時的物理意義是：被積函數即靜電場能量密度w=1/2E·D，能量公式就是某局部區(qū)域V內的靜電場能量。當電荷分布在有限區(qū)域，總能量有限時，能量公式可轉化為：W=1/2∫vρφdV。2相互作用能和相互作用力在獨立靜電系統(tǒng)中，各帶電體系間的相互作用能在一般教材川中是這樣定義的:“把每一個帶電體看作一個不可分割的整體，將各帶電體從無限遠移到現在位置外力反抗靜電力所作的功，等于它們之間的相互作用能.”在上述定義中各電荷被分布在有限空間內，將無限遠處作為零電勢位置.在點電荷系中，相互作用能是W互=1/2∑qiφi，其中φi是除qi外在位置處的電勢。如果兩個點電荷給成的靜電系統(tǒng)，相互作用能為W互=1/2(q1φ21+q2φ12)=q1φ21=q2φ12若有兩個電荷體系，分別稱為“研究體系”和“外部體系”?！把芯矿w系”的電荷分布為Pr，其產生的電勢為碑;“外部體系”的電荷分布為Pe，其產生的電勢為碑。由疊加原理，兩個體系共同產生的電勢為碑+碑，則靜電場能量為：上式中前兩項為自能，后兩項為相互作用能。3圓電流中心軸線上的磁場?4圓電流遠區(qū)的磁場三、圓電流磁場分布1電磁學中的結論大學物理的電磁學關于磁場強度的求法有:（1）是利用畢奧一薩伐爾定律進行求解，即：（2）是對于具有一定對稱分布的磁場，可以利用安培環(huán)路定理求得磁場強度。2源電流的磁場如圖6所示，考慮半徑為R，載流為I的圓電流位于x勿平面內，且圓心選為坐標原點。由對稱性可知，只要求得xoz平面內的磁場，就可以知道整個空間的磁場分布:設P點在圖6所示的xOz平面內，選取柱坐標系，柱坐標系與直角坐標系的單位矢量間的變換關系為：經過相關的推算可得B在三個方向的分量分別為：三、總結論文僅就大學物理電磁學中的某些問題進行了研究，整篇論文對兩共軸帶電圓環(huán)，從能的角度出發(fā)求出其相互作用力;對于圓電流磁場，在柱坐標系得到了全空間的磁場分布，得到級數形式解，文中對大學物理電磁學的一些問題得到了明確而有用的結論，對大學物理的教學和研究都很有