電磁學(xué)常用公式
庫(kù)侖定理:F=kQq/r2
電場(chǎng)硬度:E=F/q
點(diǎn)電荷電場(chǎng)硬度:E=kQ/r2
勻強(qiáng)電場(chǎng):E=U/d
電勢(shì)能:E?=qφ
電勢(shì)差:U??=φ?-φ?
靜電力做功:W??=qU??
電容定義式:C=Q/U
電容:C=εS/4πkd
帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
加速勻強(qiáng)電場(chǎng):1/2*mv2=qU
v2=2qU/m
偏轉(zhuǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng):
運(yùn)動(dòng)時(shí)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(zhuǎn)角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)2
微觀電壓:I=nesv
電源非靜電力做功:W=εq
歐姆定理:I=U/R
串聯(lián)電路
電壓:I?=I?=I?=……
電流:U=U?+U?+U?+……
并聯(lián)電路
電流:U?=U?=U?=……
電壓:I=I?+I?+I?+……
內(nèi)阻串聯(lián):R=R?+R?+R?+……
內(nèi)阻并聯(lián):1/R=1/R?+1/R?+1/R?+……
焦耳定理:Q=I2Rt
P=I2R
P=U2/R
電功率:W=UIt
電功:P=UI
內(nèi)阻定理:R=ρl/S
全電路歐姆定理:ε=I(R+r)
ε=U外+U內(nèi)
安培力:F=θ
磁路量:Φ=BS
電磁感應(yīng)
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=nΔΦ/Δt
導(dǎo)線切割磁感線:ΔS=lvΔt
E=Blv*sinθ
感生電動(dòng)勢(shì):E=LΔI/Δt
中學(xué)數(shù)學(xué)電磁學(xué)公式總整理
電子電量為庫(kù)侖(Coul),1Coul=電子電量。
一、靜電學(xué)
1.庫(kù)侖定理,描述空間中兩點(diǎn)電荷之間的電力
,,
由庫(kù)侖定理經(jīng)過演算可推出電場(chǎng)的高斯定理。
2.點(diǎn)電荷或均勻帶電圓球在空間中產(chǎn)生之電場(chǎng)
,
導(dǎo)體表面電場(chǎng)方向與表面垂直。電力線的切線方向?yàn)殡妶?chǎng)方向,電力線越密集電場(chǎng)硬度越大。
平行板間的電場(chǎng)
3.點(diǎn)電荷或均勻帶電圓球間之電位能。本式以以無(wú)限遠(yuǎn)為零位面。
4.點(diǎn)電荷或均勻帶電圓球在空間中產(chǎn)生之電位。
導(dǎo)體內(nèi)部為等電位。接地之導(dǎo)體電位恒為零。
電位為零之處,電場(chǎng)未必等于零。電場(chǎng)為零之處,電位未必等于零。
均勻電場(chǎng)內(nèi),相距d之兩點(diǎn)電位差。故平行板間的電位差。
5.電容,為存儲(chǔ)電荷的組件,C越大,則固定電位差下可貯存的電荷量就越大。電容本身為電中性,兩極上各存儲(chǔ)了+q與-q的電荷。電容同時(shí)存儲(chǔ)電能,。
a.球形導(dǎo)體的電容,本電容之另一極在無(wú)限遠(yuǎn),帶有電荷-q。
b.平行板電容。故欲加強(qiáng)電容之值,必須減小極板面積A,降低板寬度離d,或改變板間的介電質(zhì)使k變小。
二、電路學(xué)
1.理想電瓶?jī)啥穗娢徊罟潭椤?shí)際電瓶可以簡(jiǎn)化為一理想電瓶串連內(nèi)內(nèi)阻r。實(shí)際電瓶在放電時(shí),電瓶的輸出電流,故輸出之最大電壓有限制,且輸出電流之最大值等于電動(dòng)勢(shì),發(fā)生在輸出電壓=0時(shí)。
實(shí)際電瓶在充電時(shí),電瓶的輸入電流,故輸入電流必須小于電動(dòng)勢(shì)。
2.若一厚度d的均勻?qū)w兩端電位差為,則其內(nèi)部電場(chǎng)。導(dǎo)線上沒有電荷堆積,總帶電量為零,故導(dǎo)線外部無(wú)電場(chǎng)。理想導(dǎo)線上無(wú)電位降,故內(nèi)部電場(chǎng)等于0。
3.克希荷夫定理
a.節(jié)點(diǎn)定律:電路上任一點(diǎn)流入電壓等于流出電壓。
b.支路定律:電路上任意支路上總電位升等于總電位降。
三、靜磁學(xué)
1.必歐-沙伐定理,描述長(zhǎng)的電纜線在處所構(gòu)建的磁場(chǎng)
,,
磁場(chǎng)單位,MKS制為Tesla,CGS制為Gauss,=電磁感應(yīng)定律公式,地表磁場(chǎng)約為0.,從北極指向南極。
由必歐-沙伐定理經(jīng)過演算可推出安培定理
2.重要磁場(chǎng)公式
無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線磁場(chǎng)長(zhǎng)之螺線管內(nèi)之磁場(chǎng)
直徑a的線圈在軸上x處形成的磁場(chǎng)
,在圓心處(x=0)形成的磁場(chǎng)為
3.長(zhǎng)之載流導(dǎo)線所受的磁力為,當(dāng)與B垂直時(shí)
兩平行載流導(dǎo)線單位寬度所受之力。電壓方向相同時(shí),導(dǎo)線相吸;電壓方向相反時(shí),導(dǎo)線相斥。
4.電動(dòng)機(jī)(電機(jī))內(nèi)的線圈所遭到的扭矩,。其中A為面積向量,大小為線圈面積,方向?yàn)榫€圈面的法向量,以電壓方向搭配雙手定則來(lái)決定。
5.帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中所受的磁力為,
a.若該質(zhì)點(diǎn)初速與磁場(chǎng)B平行,則作等速率運(yùn)動(dòng),軌跡為直線。
b.若該質(zhì)點(diǎn)初速與磁場(chǎng)B垂直,則作等速率圓周運(yùn)動(dòng),軌跡為圓。回轉(zhuǎn)直徑,周期。
c.若該質(zhì)點(diǎn)初速與磁場(chǎng)B傾角,該質(zhì)點(diǎn)作螺線運(yùn)動(dòng)。與磁場(chǎng)平行的速率份量大小與方向皆不改變,而與磁場(chǎng)平行的速率份量大小不變但方向不停變化,呈等速率圓周運(yùn)動(dòng)。其中,回轉(zhuǎn)直徑,周期,與b.相同,缸徑。
速率選擇器:讓帶電粒子通過磁場(chǎng)與電場(chǎng)垂直的空間,則其受力,當(dāng)時(shí)該粒子受力為零,作等速率運(yùn)動(dòng)。
質(zhì)普儀的基本原理是借助速率選擇器固定離子的速率,再將同素的離子攻入均勻磁場(chǎng)中,量測(cè)其碰撞位置估算回轉(zhuǎn)直徑,求得離子質(zhì)量。
6.磁場(chǎng)的高斯定理,即封閉曲面上的磁路量必為零,代表磁力線必封閉,無(wú)磁單極的存在。吸鐵石外的磁力線由N極出發(fā),總算S極,吸鐵石內(nèi)的磁力線由S極出發(fā),總算N極。
四、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁波
1.法拉地定理:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。注意此處并非估算封閉曲面上之磁路量。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)致的感應(yīng)電壓之方向,會(huì)促使線圈遭到的磁力與外力方向相反。
2.寬度的導(dǎo)線以速率v前進(jìn)切割磁力線時(shí),導(dǎo)線兩端兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。若v、B、互相垂直,則
3.法拉地定理提供將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的方式,也就是發(fā)電機(jī)的基本原理。以頻度f(wàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)輸出的電動(dòng)勢(shì),最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
變壓器,拿來(lái)改變交流電之電流,通以直流電時(shí)輸出端無(wú)電位差。
,又理想變壓器不會(huì)消耗能量,由能量守恒,故
4.十九世紀(jì)中馬克士威整理電磁學(xué),得到四大公式,分別為
a.電場(chǎng)的高斯定理
b.法拉地定理
c.磁場(chǎng)的高斯定理
d.安培定理
馬克士威由法拉地定理中變動(dòng)磁場(chǎng)會(huì)形成電場(chǎng)的概念,修正了安培定理電磁感應(yīng)定律公式,致使變動(dòng)的電場(chǎng)會(huì)形成磁場(chǎng)。
e.馬克士威修正后的安培定理為
a.、b.、c.和修正后的e.稱為馬克士威方程式,為電磁學(xué)的基本方程式。由馬克士威方程式,預(yù)測(cè)了電磁波的存在,且其傳播速率。
。十九世紀(jì)末,由赫茲發(fā)覺了電磁波的存在。
勞侖茲力。