Physics / 电磁学

电磁学

覆盖高中电磁学主体与大学基础电磁学骨架,从静电场到麦克斯韦方程和电磁波。

8 个主题 / 15 条速查公式
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静电场高中
3

库仑定律与叠加原理

高中静电场库仑定律

点电荷相互作用遵循平方反比规律,多电荷场用矢量叠加。

  • \(F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}\)
  • \(\vec E=\sum\vec E_i\)
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题目:距离增大到 3 倍时静电力变为多少?
答案:1/9
步骤:平方反比。

电场、电势与高斯定律

大学静电场电势高斯定律

电势把静电问题转化为标量描述,高斯定律则抓住对称性。

  • \(\vec E=-\nabla V\)
  • \(\oint\vec E\cdot d\vec A=\frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}\)
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题目:为什么球对称带电体适合用高斯定律?
答案:因为场方向和大小在高斯面上简单
步骤:对称性可把面积积分大幅简化。

电容器与介质

高中静电场电容

电容器储存电场能量,介质会改变有效电场分布。

  • \(C=\frac{Q}{U}\)
  • \(U_E=\frac12CU^2\)
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题目:平行板电容器插入介质后电容通常怎样变化?
答案:增大
步骤:介电常数提高有效电容。
电路高中
2

欧姆定律与基尔霍夫定律

高中电路电路基尔霍夫

复杂电路分析的核心是节点电流守恒和回路电压守恒。

  • \(V=IR\)
  • \(\sum I_{\text{in}}=\sum I_{\text{out}}\)
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题目:串联电路中各元件电流关系如何?
答案:相等
步骤:串联中电流只有一条路径。

RC、RL 与暂态过程

大学电路暂态RC

暂态过程展示系统如何从一种平衡态过渡到另一种平衡态。

  • \(q(t)=Q(1-e^{-t/RC})\)
  • \(I(t)=I_0e^{-t/RC}\)
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题目:电容充电开始时电流最大还是最小?
答案:最大
步骤:初始时电势差尚未建立,随后指数衰减。
磁场高中
1

磁场、安培力与洛伦兹力

高中磁场洛伦兹力安培力

磁场对运动电荷和载流导线施加侧向力。

  • \(F=qvB\sin\theta\)
  • \(F=BIL\sin\theta\)
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题目:带电粒子速度与磁场平行时受力多大?
答案:0
步骤:此时 sinθ=0。
感应高中
1

电磁感应与交流电

高中感应法拉第交流电

磁通变化产生感应电动势,交流系统自然以正弦形式出现。

  • \(\mathcal E=-\frac{d\Phi}{dt}\)
  • \(u=U_m\sin\omega t\)
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题目:感应电流方向由什么定律决定?
答案:楞次定律
步骤:总是反抗引起它的磁通变化。
电磁统一大学
1

麦克斯韦方程与电磁波

大学电磁统一麦克斯韦方程

麦克斯韦方程统一了电和磁,并预言电磁波以光速传播。

  • \(\nabla\times\vec B=\mu_0\vec J+\mu_0\varepsilon_0\frac{\partial\vec E}{\partial t}\)
  • \(c=1/\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}\)
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题目:为什么说光是一种电磁波?
答案:因为它满足麦克斯韦方程的波动解
步骤:电场和磁场相互激发向前传播。
公式速查区 15 formulas
静电与电路公式组
5
  • \[F=k\frac{q_1q_2}{r^2}\]
  • \[\vec E=\frac{\vec F}{q}\]
  • \[U=qV\]
  • \[V=IR\]
  • \[P=UI=I^2R=\frac{U^2}{R}\]
磁场与感应公式组
5
  • \[F=qvB\sin\theta\]
  • \[F=BIL\sin\theta\]
  • \[\Phi=BA\cos\theta\]
  • \[\mathcal E=-\frac{d\Phi}{dt}\]
  • \[\nabla\times\vec E=-\frac{\partial\vec B}{\partial t}\]
电磁统一公式组
5
  • \[\nabla\cdot\vec E=\frac{\rho}{\varepsilon_0}\]
  • \[\nabla\cdot\vec B=0\]
  • \[\nabla\times\vec B=\mu_0\vec J+\mu_0\varepsilon_0\frac{\partial\vec E}{\partial t}\]
  • \[c=\frac{1}{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}\]
  • \[u=\frac12\varepsilon_0E^2+\frac{B^2}{2\mu_0}\]
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串联等效电阻: 9 Ω
并联等效电阻: 2 Ω
串联电流: 1.3333 A
串联总功率: 16 W
洛伦兹力: 3.84 N
平均感应电动势: 2 V