1. 對電磁學介紹
簡介
電磁學是研究電磁和電磁的相互作用現象，及其規律和應用的物理學分支學科。根據近代物理學的觀點，磁的現象是由運動電荷所產生的，因而在電學的範圍內必然不同程度地包含磁學的內容。所以，電磁學和電學的內容很難截然劃分，而"電學"有時也就作為"電磁學"的簡稱。
早期，由於磁現象曾被認為是與電現象獨立無關的，同時也由於磁學本身的發展和應用，如近代磁性材料和磁學技術的發展，新的磁效應和磁現象的發現和應用等等，使得磁學的內容不斷擴大，所以磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究了。
電磁學從原來互相獨立的兩門科學(電學、磁學)發展成為物理學中一個完整的分支學科，主要是基於兩個重要的實驗發現，即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。這兩個實驗現象，加上麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設，奠定了電磁學的整個理論體係，發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。
麥克斯韋電磁理論的重大意義，不僅在於這個理論支配著一切宏觀電磁現象(包括靜電、穩恒磁場、電磁感應、電路、電磁波等等)，而且在於它將光學現象統一在這個理論框架之內，深刻地影響著人們認識物質世界的思想。
電子的發現，使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來，洛倫茲的電子論把物質的宏觀電磁性質歸結為原子中電子的效應，統一地解釋了電、磁、光現象。
和電磁學密切相關的是經典電動力學，兩者在內容上並沒有原則的區別。一般說來，電磁學偏重於電磁現象的實驗研究，從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律；經典電動力學則偏重於理論方麵，它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎，研究電磁場分布，電磁波的激發、輻射和傳播，以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題，也可以說，廣義的電磁學包含了經典電動力學。
電磁學與相對論
電磁學
電磁學的基本方程為麥克斯韋方程組，此方程組在經典力學的相對運動轉換（伽利略變換）下形式會變，在伽裏略變換下，光速在不同慣性座標下會不同。保持麥克斯韋方程組形式不變的變換為洛倫茲變換，在此變換下，不同慣性座標下光速恒定。
廿世紀初邁克耳孫-莫雷實驗支持光速不變，光速不變亦成為愛因斯坦的狹義相對論的基石。取而代之，洛倫茲變換亦成為較伽利略變換更精密的慣性座標轉換方式。
電磁學的有關公式
庫侖定律：F=kQq/r²
電場強度：E=F/q
點電荷電場強度：E=kQ/r²
勻強電場：E=U/d
電勢能：E? =qφ
電勢差:U? ?=φ?-φ?
靜電力做功:W??=qU??
電容定義式:C=Q/U
電容:C=εS/4πkd
電磁學
帶電粒子在勻強電場中的運動
加速勻強電場:1/2*mv² =qU
v² =2qU/m
偏轉勻強電場:
運動時間:t=x/v?
垂直加速度:a=qU/md
垂直位移:y=1/2*at? =1/2*(qU/md)*(x/v?)²
偏轉角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)²
微觀電流：I=nesv
電源非靜電力做功：W=εq
歐姆定律：I=U/R
串聯電路
電流：I? =I? =I? = ……
電壓：U =U? +U? +U? + ……
並聯電路
電壓：U?=U?=U?= ……
電流：I =I?+I?+I?+ ……
電阻串聯：R =R?+R?+R?+ ……
電阻並聯：1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ ……
焦耳定律：Q=I² Rt
P=I² R
P=U² /R
電功：W=UIt
電磁學
電功率:P=UI
電阻定律：R=ρl/S
全電路歐姆定律：ε=I(R+r)
ε=U外+U內
安培力：F=ILBsinθ
洛倫茲力：f=qvB
磁通量：Φ=BS
電磁感應
感生電動勢：E=nΔΦ/Δt
動生電動勢：E=Blv*sinθ
高中物理電磁學公式總整理
電子電量為 庫侖(Coul)，1C= 電子電量。
麥克斯韋
麥克斯韋是19世紀偉大的英國物理學家，經典電動力學的創始人，統計物理學的奠基人之一。
麥克斯韋1831年6月13日出生於愛丁堡。16歲時進入愛丁堡大學，三年後轉入劍橋大學學習數學，1854年畢業並留校任教，兩年後到蘇格蘭的馬裏沙耳學院任自然哲學教授，1860年到倫敦國王學院任教，1871年受聘籌建劍橋大學卡文迪什實驗室，並任第一任主任。1879年11月5日在劍橋逝世。
麥克斯韋集成並發展了法拉第關於電磁相互作用的思想，並於1864年發表了著名的《電磁場動力學理論》的論文，將所有電磁現象概括為一組偏微分方程組，預言了電磁波的存在，並確認光也是一種電磁波，從而創立了經典電動力學。麥克斯韋還在氣體運動理論、光學、熱力學、彈性理論等方麵有重要貢獻。
電磁學或稱電動力學或經典電動力學。之所以稱為經典，是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用並不是非常嚴格，有時它也用來指電磁學中去除了靜電學、靜磁學後剩下的部分，是指電磁學與力學結合的部分。這個部分處理電磁場對帶電粒子的力學影響。
電磁學的發展史
公元前七世紀
發現磁石
管子(中國) thale(泰勒斯 希臘)
公元前二世紀
靜電吸引
西漢初年
1600年
《地磁論》論述磁並導入"電的"electric
William Gilbert(吉爾伯特)
英國女王的禦臣
1745年
萊頓瓶
電容器的原形，存貯電
Pieter van musschenbrock
(穆欣布羅克 荷蘭萊頓)
Ewald Georg Von Kleit
(克萊斯特 德國)
1747年
電荷守恒定律
（正,負電的引入）
Benjamim Franktin
(富蘭克林 美國)
1754年
避雷針
（電的實際應用）
Procopius Dirisch
(狄維施)
1785年
庫侖定律
電磁學進入科學行列
Charles Auguste de Coulom
(庫侖 法國)
1799年
發明電池
提供較長時間的電流
Alessandro Graf Volta
(伏打 意大利)
1820年
電流的磁效應
（電產生磁）
安培分子電流說
畢奧-薩伐爾定律
Hans Chanstan Oersted
(奧斯特 丹麥)
Andre Marie Ampere
(安培 法國)
Jean-Baptute Biot,Felix Savart
(畢奧，薩伐爾)
1826年
歐姆定律
Georg Simon ohm(歐姆)
1831年
電磁感應現象
（磁產生電）
Michael Faraday
(法拉第 英國)
1834年
楞次定律
楞次
1865年
麥克斯韋方程組
建立了電磁學理論，
預言了電磁波
Maxwell(麥克斯韋)
1888年
實驗證實電磁波存在
Heinrich Hertz
(赫茲 德國)
1896年
光速公式
Hendrik Anoen Lorentz
(洛侖茲)
相關學科
靜電學
1.庫侖定律，描述空間中兩點電荷之間的電力
， ，
由庫侖定律經過演算可推出電場的高斯定律 。
2.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電場
，
導體表麵電場方向與表麵垂直。電力線的切線方向為電場方向，電力線越密集電場強度越大。
平行板間的電場
3.點電荷或均勻帶電球體間之電位能 。本式以以無限遠為零位麵。
4.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電位 。
導體內部為等電位。接地之導體電位恒為零。
電位為零之處，電場未必等於零。電場為零之處，電位未必等於零。
均勻電場內，相距d之兩點電位差 。故平行板間的電位差 。
5.電容 ，為儲存電荷的組件，C越大，則固定電位差下可儲存的電荷量就越大。電容本身為電中性，兩極上各儲存了+q與-q的電荷。電容同時儲存電能， 。
a.球狀導體的電容 ，本電容之另一極在無限遠，帶有電荷-q。
b.平行板電容 。故欲加大電容之值，必須增大極板麵積A，減少板間距離d，或改變板間的介電質使k變小。
電路學
1.理想電池兩端電位差固定為0 。實際電池可以簡化為一理想電池串連內電阻r。實際電池在放電時，電池的輸出電壓 ，故輸出之最大電流有限製，且輸出電壓之最大值等於電動勢，發生在輸出電流=0時。
實際電池在充電時，電池的輸入電壓 ，故輸入電壓必須大於電動勢。
2.若一長度d的均勻導體兩端電位差為 ，則其內部電場 。導線上沒有電荷堆積，總帶電量為零，故導線外部無電場。理想導線上無電位降，故內部電場等於0。
3.克希荷夫定律
a.節點定理：電路上任一點流入電流等於流出電流。
b.環路定理：電路上任意環路上總電位升等於總電位降。
靜磁學
1.必歐-沙伐定律，描述長 的電線在 處所建立的磁場
磁場單位，MKS製為Tesla，CGS製為Gauss，1Tesla=10000Gauss，地表磁場約為0.5Gauss，從南極指向北極。
由必歐-沙伐定律經過演算可推出安培定律
2.重要磁場公式
無限長直導線磁場 長 之螺線管內之磁場
半徑a的線圈在軸上x處產生的磁場
，在圓心處(x=0)產生的磁場為
3.長 之載流導線所受的磁力為 ，當 與B垂直時
兩平行載流導線單位長度所受之力 。電流方向相同時，導線相吸；電流方向相反時，導線相斥。
4.電動機(馬達)內的線圈所受到的力矩 ， 。其中A為麵積向量，大小為線圈麵積，方向為線圈麵的法向量，以電流方向搭配右手定則來決定。
5.帶電質點在磁場中所受的磁力為 ，
a.若該質點初速與磁場B平行，則作等速度運動，軌跡為直線。
b.若該質點初速與磁場B垂直，則作等速率圓周運動，軌跡為圓。回轉半徑 ，周期 。
c.若該質點初速與磁場B夾角 ，該質點作螺線運動。與磁場平行的速度分量 大小與方向皆不改變，而與磁場平行的速度分量 大小不變但方向不停變化，呈等速率圓周運動。其中 ，回轉半徑 ，周期 ，與b.相同，螺距 。
速度選擇器：讓帶電粒子通過磁場與電場垂直的空間，則其受力 ，當 時該粒子受力為零，作等速度運動。
質普儀的基本原理是利用速度選擇器固定離子的速度，再將同素的離子打入均勻磁場中，量測其碰撞位置計算回轉半徑，求得離子質量。
6.磁場的高斯定律 ，即封閉曲麵上的磁通量必為零，代表磁力線必封閉，無磁單極的存在。磁鐵外的磁力線由N極出發，終於S極，磁鐵內的磁力線由S極出發，終於N極。
四、感應電動勢與電磁波
1.法拉地定律：感應電動勢 。注意此處並非計算封閉曲麵上之磁通量。
感應電動勢造成的感應電流之方向，會使得線圈受到的磁力與外力方向相反。
2.長度 的導線以速度v前進切割磁力線時，導線兩端兩端的感應電動勢 。若v、B、 互相垂直，則
3.法拉地定律提供將機械能轉換成電能的方法，也就是發電機的基本原理。以頻率f 轉動的發電機輸出的電動勢 ，最大感應電動勢 。
變壓器，用來改變交流電之電壓，通以直流電時輸出端無電位差。
，又理想變壓器不會消耗能量，由能量守恒 ，故
4.十九世紀中馬克士威整理電磁學，得到四大公式，分別為
a.電場的高斯定律
b.法拉地定律
c.磁場的高斯定律
d.安培定律
馬克士威由法拉地定律中變動磁場會產生電場的概念，修正了安培定律，使得變動的電場會產生磁場。
e.馬克士威修正後的安培定律為
a.、b.、c.和修正後的e.稱為馬克士威方程式，為電磁學的基本方程式。由馬克士威方程式，預測了電磁波的存在，且其傳播速度 。
。十九世紀末，由赫茲發現了電磁波的存在。
勞侖茲力 。
科技圖書 《電磁學》
基本信息
中文名: 電磁學
作者: 賈起民
鄭永令
陳暨耀
圖書分類: 教育/科技
出版社: 高等教育出版社
書號: 7040086034
發行時間: 2001年
地區: 大陸
語言: 簡體中文
內容簡介
《電磁學》是在原第一版（曾獲國家教委優秀教材一等獎）的基礎上結合作者在承擔教育部"麵向21世紀理科物理專業基本培養規格、教學基本要求和課程體係改革研究項目"所取得的成果修訂而成的。在修訂過程中，注意保持了原有的特色，按照現代化的要求，對結構和內容作了適當調整，增加了與電磁學密切相關的物理前沿領域和近代應用方麵的知識，進一步明確了基本要求與提高要求間的界線，調整了難度。《電磁學》共分9章，內容涉及靜電學的基本規律、靜電場與導體、穩恒電流、穩恒電流的磁場、隨時間變化的電磁場和麥克斯韋方程、勻速運動電荷的電場與磁場、物質中的電場、物質中的磁場、交流電路等。
目錄
第一章 靜電學的基本規律
§1.1 物質的電結構 電荷守恒定律
§1.2 庫侖定律
§1.3 電場和電場強度
§1.4 電勢
§1.5 高斯定理
§1.6 靜電場的基本方程式
§1.7 靜電能
第二章 靜電場與導體
§2.1 靜電場中的導體
§2.2 靜電場的唯一性定理
§2.3 尖端效應
§2.4 電容和電容器
§2.5 靜電場的能量
第三章 穩恒電流
§3.1 穩恒電流的閉合性
§3.2 歐姆定律
§3.3 固體導電機理簡介
§3.4 電動勢和全電路歐姆定律
§3.5 電路定理
第四章 穩恒電流的磁場
§4.1 基本磁現象
§4.2 電流的磁場 磁感強度
§4.3 穩恒電流磁場的基本方程式
§4.4 帶電粒子在電場和磁場中的運動
§4.5 磁場的矢勢 A-B效應
第五章 隨時間變化的電磁場 麥克斯韋方程
§5.1 電磁感應現象與電磁感應定律
§5.2 電磁感應現象的物理實質
§5.3 互感與自感
§5.4 LR電路中的暫態過程
§5.5 位移電流及其物理實質
§5.6 真空中的麥克斯韋方程組 電磁波
§5.7 電磁場的能量與動量
§5.8 電磁波的產生 輻射
§5.9 幾種輻射介紹
第六章 勻速運動電荷的電場與磁場
§6.1 狹義相對論的基本概念和主要結論
§6.2 勻速運動點電荷的電場
§6.3 勻速運動點電荷的磁場
§6.4 線分布的運動電荷的場
§6.5 電場與磁場的相對論變換
§6.6 關於動生電動勢與感生電動勢的相對性問題
第七章 物質中的電場
§7.1 電介質的極化
§7.2 極化強度和極化電荷
§7.3 介質中的靜電場
§7.4 實際物體的極化
§7.5 介質中的高斯定理
§7.6 電介質中的靜電能
第八章 物質中的磁場
§8.1 順磁性和抗磁性
§8.2 磁化強度和磁化電荷
§8.3 介質中的磁場
§8.4 磁場強度 介質中磁場的基本方程式
§8.5 鐵磁性
§8.6 超導體及其基本電學性質
§8.7 介質中電磁場的方程組
第九章 交流電路
§9.1 簡諧交流電的產生和表示方法
§9.2 交流電路中的元件
§9.3 RLC串聯電路
§9.4 簡諧交流電的複數表示 並聯電路
§9.5 交流電路的功率
§9.6 諧振電路和品質因數
§9.7 變壓器基本原理
§9.8 三相交流電
相關人物
麥克斯韋是19世紀偉大的英國物理學家，經典電動力學的創始人，統計物理學的奠基人之一。麥克斯韋1831年6月13日出生於愛丁堡。16歲時進入愛丁堡大學，三年後轉入劍橋大學學習數學，1854年畢業並留校任教，兩年後到蘇格蘭的馬裏沙耳學院任自然哲學教授，1860年到倫敦國王學院任教，1871年受聘籌建劍橋大學卡文迪什實驗室，並任第一任主任。1879年11月5日在劍橋逝世。麥克斯韋集成並發展了法拉第關於電磁相互作用的思想，並於1864年發表了著名的《電磁場動力學理論》的論文，將所有電磁現象概括為一組偏微分方程組，預言了電磁波的存在，並確認光也是一種電磁波，從而創立了經典電動力學。麥克斯韋還在氣體運動理論、光學、熱力學、彈性理論等方麵有重要貢獻。電磁學或稱電動力學或經典電動力學。之所以稱為經典，是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用並不是非常嚴格，有時它也用來指電磁學中去除了靜電學、靜磁學後剩下的部分，是指電磁學與力學結合的部分。這個部分處理電磁場對帶電粒子的力學影響。
電磁現象
1.中國
西周(公元前1100-公元前771)青銅銘文就記載有"電"字和"雷"字。
先秦"陰陽相薄，感而為雷，激而為霆。霆，電也。"
古人將磁石稱為慈石來形容磁石"以為母也，故能引其子"的功能。 2.英國人吉爾伯特--論磁
曾為英國伊麗莎白一世的禦醫，1600年發表《論磁石》，總結了前人的經驗，記載了大量實驗。如"小地球"實驗。伽利落稱其為"經驗主義的奠基人"。
3.1663年，蓋裏克發明摩擦起電機
4.1720年，英國牧師格雷研究了電的傳導現象
5.1733年，杜非分別了兩種電;鬆脂電和玻璃電
6.萊頓瓶的發現 1745年，荷蘭萊頓城萊頓大學教授馬森布洛克（Musschenbrock)發現了萊頓瓶，為貯存電荷找到了一個方法。萊頓瓶就是一個玻璃瓶，在瓶裏核瓶外分別貼有錫箔。瓶裏錫箔通過金屬鏈與金屬棒連接，棒的上端是一個金屬球。法國人諾萊特在一座巴黎大教堂前邀請了法國路易十五的皇室成員臨場觀看：七百名修道士手拉手排成一行，排頭的修道士用手握住萊頓瓶，當萊頓瓶充電後，讓排尾的修道士觸摸萊頓瓶的引線。頓時，七百名修道士幾乎同時跳了起來。在場的人目瞪口呆。從而展示了電的巨大威力。