电磁场考前总结
第一章公式整理
第二章公式整理(并沒(méi)有整理多少)
概念
標(biāo)量:一個(gè)只用大小描述的物理量。
矢量:一個(gè)既有大小又有方向特性的物理量。
矢量的幾何表示:一個(gè)矢量可用一條有方向的線段來(lái)表示 。
場(chǎng):確定空間區(qū)域上的每一點(diǎn)都有確定物理量與之對(duì)應(yīng),稱在該區(qū)域上定義了一個(gè)場(chǎng)。
等值面:標(biāo)量場(chǎng)取得同一數(shù)值的點(diǎn)在空間形成的曲面。
如果兩個(gè)不為零的矢量的點(diǎn)積等于零,則此兩個(gè)矢量必然相互 正交 。
標(biāo)量場(chǎng)的梯度是一標(biāo)量 場(chǎng),表示某一點(diǎn)處標(biāo)量場(chǎng)的 變化率。
方向?qū)?shù)表示場(chǎng)沿某方向的空間變化率
梯度描述標(biāo)量場(chǎng)在某點(diǎn)的最大變化率及其變化最大的方向
電荷 是產(chǎn)生電場(chǎng)的源, 電流 是產(chǎn)生磁場(chǎng)的源。
電荷守恒定律:電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。
電介質(zhì)的分子分為 無(wú)極 分子和 有極 分子。
在電場(chǎng)作用下,介質(zhì)中無(wú)極分子的束縛電荷發(fā)生位移,有極分子的固有電偶極矩的取向趨
于電場(chǎng)方向,這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的 極化
無(wú)極分子的極化稱為 位移 極化,有極分子的極化稱為 取向 極化
判斷
- 單位矢量是常矢量。(錯(cuò))
矢量的模和方向都不隨空間坐標(biāo)變化而變化的矢量為常矢量。單位矢量是指模等于1的向量。
- 標(biāo)量場(chǎng)的等值面可以相交。(錯(cuò))
同一個(gè)點(diǎn)不可能有兩個(gè)物理量
- 矢量叉乘滿足交換律(錯(cuò))
- 矢量點(diǎn)乘滿足結(jié)合律(錯(cuò))
如我們所知,點(diǎn)乘是投影,
所以不滿足結(jié)合律
- 靜電場(chǎng)是無(wú)旋場(chǎng),故電場(chǎng)強(qiáng)度沿任一條閉合路徑的積分為零(對(duì))
重要公式定理
幾個(gè)重要計(jì)算
1.e?A=A∣A∣\vec{e}_A=\frac{A}{|A|}eA?=∣A∣A?
2.∣A??B?∣|\vec{A}-\vec{B}|∣A?B∣注意是模
3.A??B?\vec{A}\cdot\vec{B}A?B點(diǎn)乘后是個(gè)值(標(biāo)量)
4.cosθAB=A??B?∣A?∣∣B?∣cos\theta_{AB}=\frac{\vec{A}\cdot\vec{B}}{|\vec{A}||\vec{B}|}cosθAB?=∣A∣∣B∣A?B?,θAB=cos?1A??B?∣A?∣∣B?∣\theta_{AB}=cos^{-1}\frac{\vec{A}\cdot\vec{B}}{|\vec{A}||\vec{B}|}θAB?=cos?1∣A∣∣B∣A?B?
5.A在B上的分量
AB=∣A?∣cosθAB=A??B?∣B?∣A_B=|\vec{A}|cos\theta_{AB}=\frac{\vec{A}\cdot\vec{B}}{|\vec{B}|}AB?=∣A∣cosθAB?=∣B∣A?B?
6.叉積
叉積計(jì)算公式
注意:中間一個(gè)值做矩陣時(shí)要帶符號(hào)
- 距離矢量:用末點(diǎn)減初點(diǎn)得到的矢量
- 點(diǎn)乘即投影,如求某矢量在x上的分量,就將該矢量點(diǎn)乘e?x\vec{e}_xex?即可
- 求某矢量與x,y,z的夾角,用
將A替換成某矢量,B替換成e?x\vec{e}_xex?,e?y\vec{e}_yey?,e?z\vec{e}_zez?即可
補(bǔ)充公式:
第一第二都是分配律
第三是轉(zhuǎn)換
第四個(gè)可以記憶成先將B單獨(dú)拿出來(lái),中間量B為正,其余兩個(gè)任意組合
- 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
三個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換畫個(gè)圖就知道了
直角(x,y,z)
圓柱(ρ,?,z\rho,\phi,zρ,?,z)
球(r,θ,?r,\theta,\phir,θ,?)
圓柱和球里的?\phi?是一樣的,都是xy平面的偏角,θ\thetaθ是俯仰角
`
- 方向余弦
即矢量與x,y,z的夾角
- 梯度是最大變化率方向
梯度求解公式,哈密頓算子和標(biāo)量函數(shù)結(jié)合
求某一方向的方向?qū)?shù),先算出標(biāo)量場(chǎng)的梯度,然后點(diǎn)乘該方向單位矢量,即在該方向上的投影。
- 散度的物理意義是單位閉合面內(nèi)通過(guò)的矢量
求解方式就是點(diǎn)乘
- 旋度的物理意義是旋渦源密度矢量
求解方式:叉積
- 求解過(guò)程中會(huì)涉及到坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換(重要!)
幾個(gè)重要公式,散度定理,斯托克斯定理,格林公式要看一下,不過(guò)估計(jì)考不到
真是課堂造航母,考試擰螺絲
第二章
幾個(gè)重要定理
庫(kù)侖(Coulomb)定律(1785年)
真空中靜止點(diǎn)電荷 q1 對(duì) q2 的作用力:
F?12=e?Rq1q24πε0R122=q1q2R?124πε0R123\vec{F}_{12}=\vec{e}_R\frac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0R^2_{12}}=\frac{q_1q_2\vec{R}_{12}}{4\pi\varepsilon_0R^3_{12}}F12?=eR?4πε0?R122?q1?q2??=4πε0?R123?q1?q2?R12??
靜電場(chǎng)的散度(微分形式):
??E?(r?)=ρ(r?)ε0\nabla\cdot \vec{E}(\vec{r})=\frac{\rho(\vec{r})}{\varepsilon_0}??E(r)=ε0?ρ(r)?(推導(dǎo)見書P43)
靜電場(chǎng)的高斯定理(積分形式):
∮SE?(r?)?dS?=1ε0∫Vρ(r?)dV\oint_S \vec{E}(\vec{r})\cdot d\vec{S}=\frac{1}{\varepsilon_0}\int_V\rho(\vec{r})dV∮S?E(r)?dS=ε0?1?∫V?ρ(r)dV
高斯定理表明:靜電場(chǎng)是有源場(chǎng),電場(chǎng)線起始于正電荷,終止于負(fù)電荷。
靜電場(chǎng)的旋度(微分形式):
?×E?(r?)=0\nabla\times \vec{E}(\vec{r})=0?×E(r)=0
靜電場(chǎng)的環(huán)路定理(積分形式):
∫cE?(r?)?dl?=0\int_{c}\vec{E}(\vec{r})\cdot d\vec{l}=0∫c?E(r)?dl=0
環(huán)路定理表明:靜電場(chǎng)是無(wú)旋場(chǎng),是保守場(chǎng),電場(chǎng)力做功和路徑無(wú)關(guān)
實(shí)驗(yàn)表明,真空中的載流回路C1對(duì) 載流回路C2的作用力
F?12=μ04π∫C2∫C1I2dl?2×(I1dl?1×R?12)R123\vec{F}_{12}=\frac{\mu_0}{4\pi}\int_{C_2}\int_{C_1}\frac{I_2d\vec{l}_2\times(I_1d\vec{l}_1\times\vec{R}_{12})}{{R}_{12}^3}F12?=4πμ0??∫C2??∫C1??R123?I2?dl2?×(I1?dl1?×R12?)?
恒定場(chǎng)的散度(微分形式):
??B?(r?)=0\nabla\cdot\vec{B}(\vec{r})=0??B(r)=0
磁通連續(xù)性原理(積分形式):
∫SB?(r?)?dS?=0\int_S\vec{B}(\vec{r})\cdot d\vec{S}=0∫S?B(r)?dS=0
磁通連續(xù)性原理表明:恒定磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng),磁場(chǎng)線是無(wú)起點(diǎn)和終點(diǎn)的閉合曲線
恒定磁場(chǎng)的旋度(微分形式):
?×B?(r?)=μ0J?(r?)\nabla\times\vec{B}(\vec{r})=\mu_0\vec{J}(\vec{r})?×B(r)=μ0?J(r)
安培環(huán)路定理(積分形式):
∮CB?(r?)?dl?=μ0∫SJ?(r?)?dS?=μ0I\oint_{C}\vec{B}(\vec{r})\cdot d\vec{l}=\mu_0\int_{S}\vec{J}(\vec{r})\cdot d\vec{S}=\mu_0I∮C?B(r)?dl=μ0?∫S?J(r)?dS=μ0?I
安培環(huán)路定理表明:恒定磁場(chǎng)是有旋場(chǎng),是非保守場(chǎng),電流是磁場(chǎng)的漩渦源
電流連續(xù)性方程
積分形式:∮SJ??dS=?dqdt=?ddt∫VρdV\oint_S \vec{J}\cdot dS=-\frac{dq}{dt}=-\fracze8trgl8bvbq{dt}\int_V\rho dV∮S?J?dS=?dtdq?=?dtd?∫V?ρdV
(流出閉合面S的電流等于體積V內(nèi)單位時(shí)間所減少的電荷量)
微分形式:??J?=??ρ?t\nabla\cdot\vec{J}=-\frac{\partial \rho}{\partial t}??J=??t?ρ?
極化強(qiáng)度矢量P?=xeε0E?\vec{P}=x_e\varepsilon_0\vec{E}P=xe?ε0?E
任意閉合曲面電位移矢量 D 的通量等于該曲面包含自由電荷的代數(shù)和
??D?=ρ\nabla \cdot \vec{D}=\rho??D=ρ
其積分形式為∮SD??dS?=∫VρdV\oint_S\vec{D}\cdot d\vec{S}=\int_V\rho dV∮S?D?dS=∫V?ρdV
總結(jié)