電動(dòng)力學(xué)預(yù)備知識(shí)課件

電動(dòng)力學(xué)預(yù)備知識(shí)課件目錄CONTENTS靜電學(xué)基礎(chǔ)電流與磁場(chǎng)電磁感應(yīng)麥克斯韋方程組電磁波的輻射與散射電動(dòng)力學(xué)應(yīng)用實(shí)例01靜電學(xué)基礎(chǔ)電荷是物質(zhì)的基本粒子，具有正負(fù)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(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。電荷與電場(chǎng)電場(chǎng)電荷通過(guò)任意閉合曲面的電場(chǎng)強(qiáng)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(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如計(jì)算電場(chǎng)分布、電勢(shì)分布等。應(yīng)用高斯定理電勢(shì)電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小的物理量，定義為該點(diǎn)單位正電荷所具有的電勢(shì)能。電場(chǎng)線電場(chǎng)線是用來(lái)形象描述電場(chǎng)分布的曲線，電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線的方向表示電場(chǎng)力的方向。電勢(shì)與電場(chǎng)線02電流與磁場(chǎng)電流電荷的定向移動(dòng)形成電流，電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流密度描述電流在導(dǎo)體上分布的物理量，表示單位面積的電流強(qiáng)度。電流與電流密度磁場(chǎng)與磁感應(yīng)線磁場(chǎng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)是描述磁力作用的場(chǎng)。磁感應(yīng)線為了形象地描述磁場(chǎng)分布，引入磁感應(yīng)線的概念，磁感應(yīng)線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。安培環(huán)路定律：描述磁場(chǎng)與電流之間的關(guān)系，在磁感應(yīng)線圈中，磁場(chǎng)強(qiáng)度沿閉合路徑的線積分等于穿過(guò)該路徑所圍面積的電流總和。安培環(huán)路定律03電磁感應(yīng)VS法拉第電磁感應(yīng)定律描述了當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的規(guī)律。詳細(xì)描述法拉第通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)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(shè)備中有著廣泛應(yīng)用?？偨Y(jié)詞法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律指出感應(yīng)電流的方向總是要阻礙引起它的磁通量的變化?？偨Y(jié)詞楞次定律是電磁感應(yīng)的一個(gè)重要規(guī)律，它指出感應(yīng)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(jī)、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備中有著重要的應(yīng)用。詳細(xì)描述楞次定律總結(jié)詞動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，而感生電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。詳細(xì)描述動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致導(dǎo)體中的電子受到洛倫茲力而產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電動(dòng)勢(shì)。而感生電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)變化，導(dǎo)致磁通量變化，從而在導(dǎo)體中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這兩種電動(dòng)勢(shì)在電感器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備中都有應(yīng)用。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)04麥克斯韋方程組輸入標(biāo)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(chǎng)的變化規(guī)律。安培環(huán)路定律表明，磁場(chǎng)與電流之間的關(guān)系滿足環(huán)路定理，即磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷，或者穿過(guò)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(gè)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(chǎng)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(dòng)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(chǎng)的變化規(guī)律。02波動(dòng)方程表明，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是波動(dòng)場(chǎng)，它們的波動(dòng)性質(zhì)可以用波動(dòng)方程來(lái)描述。03洛倫茲力公式描述了帶電粒子在電磁場(chǎng)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(wú)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(yīng)用。01電磁波的傳播特性包括波速、波長(zhǎng)、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(zhǎng)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(huì)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(guò)電磁場(chǎng)相互耦合產(chǎn)生輻射。輻射場(chǎng)輻射場(chǎng)是由輻射源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，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(dāng)電磁波遇到不均勻介質(zhì)或物體時(shí)，會(huì)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(jī)制包括瑞利散射、米氏散射和夫瑯禾費(fèi)散射等，不同的散射機(jī)制對(duì)應(yīng)不同的散射強(qiáng)度和方向性。散射機(jī)制散射系數(shù)描述了散射現(xiàn)象的強(qiáng)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(dāng)電磁波通過(guò)介質(zhì)時(shí)，部分能量會(huì)被介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能或化學(xué)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(huì)導(dǎo)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(duì)電磁波的吸收能力，消光系數(shù)則描述了介質(zhì)對(duì)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(dòng)力學(xué)應(yīng)用實(shí)例電動(dòng)機(jī)的工作原理當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；當(dāng)磁場(chǎng)與永磁體相互作用時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。類型當(dāng)交流電流通過(guò)一次繞組時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)；該磁場(chǎng)與二次繞組中的感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，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(yīng)用變壓器的原理與應(yīng)用原理通過(guò)調(diào)