一 电磁学的重要概念和规律.pdf

一电磁学的重要概念和规律

本内容包括静电场、稳恒电流、磁场、电磁感应、交流电、电磁振荡和电磁波。

(一)重要概念

1．两种电荷、电量(q)

自然界只存在两种电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷，用毛皮摩擦过

的硬橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。注意：两种物质摩擦后所带的电荷种类是相对的。电荷

的多少叫电量。在SI制中，电量的单位是C(库)。

2．元电荷、点电荷、检验电荷

-19

元电荷是指一个电子所带的电量e=1.6×10C。点电荷是指不考虑形状和大小的带电体。

检验电荷是指电量很小的点电荷，当它放入电场后不会影响该电场的性质。

3．电场、电场强度(E)、电场力(F)

电场是物质的一种特殊形态，它存在于电荷的周围空间，电荷间的相互作用通过电场发生。

电场的基本特性是它对放入其中的电荷有电场力的作用。电场强度是反映电场的力的性质的

物理量。

描述电场强度有几种方法。

其一，用公式法定量描述；定义式为E=F/q，适用于任何电场。真空中的点电荷的场强为

2

E=kq/r。匀强电场的场强为E=U/d。要注意理解：①场强是电场的一种特性，与检验电荷

存在与否无关。②E是矢量。它的方向即电场的方向，规定场强的方向是正电荷在该点受力

的方向。③注意区别三个公式的物理意义和适用范围。④几个电场叠加计算合场强时，要按

平行四边形法则求其矢量和。

其二，用电场线形象描述：电场线的密(疏)程度表示场强的强(弱)。电场线上某点的切线

方向表示该点的场强方向。匀强电场中的电场线是方向相同、距离相等的互相平行的直线。

要注意：a.电场线是使电场形象化而假想的线．b.电场线起始于正电行而终止于负电荷。c.

电场中任何两条电场线都不相交。电场力是电荷间通过电场相互作用的力。正(负)电荷受力

方向与E的方向相同(反)。

4．电势能(B)、电势(U)、电势差(U)

AB

电势能是电荷在电场中具有的势能。要注意理解：①物理意义；电荷在电场中某点的电

势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。②电势能是相对的，通

常取电荷在无限远处的电势能为零，这样，电势能就有正负。③电场力对电荷所做的正(负)

功总等于电荷电势能的减少(增加)，即W=ε-ε。(A点电势高于B点)。④电场力移动

ABAB

电荷做功，只跟电荷的始、末位置有关，跟具体路径无关。

电势是反映电场的能的性质的物理量．描述电势有几种方法。其一，用公式法定量描述：

电场中某点的电势定义为U=ε/q。要注意理解：①电势是电场的一种特性，与检验电荷存

在与否无关。②电势是标量。③在SI制中的单位：1V=1J／C。④电势是相对的，通常取无

限远处(或大地)的电势为零，这样，电势就有正负。⑤几个电场叠加计算合电势时，只需求

各个电场在该点产生的电势的代数和。其二，用等势面形象描述：任意两个等势面不能相交。

等势面与电力线垂直。不同等势面的电势沿电力线方向逐渐降低。任何相邻两等势面间的电

势差相等，场强大(小)的地方等势面间的距离小(大)。在同一等势面上的任何两点间移动电

荷时，电场力不做功。在匀强电场中的等势面是一族限电力线垂直的平面。

电势差指电场中两点间的电势的差值，有时又叫做电压。表示为U=U-U。注意：①

ABAB

电场中两点间的电势差值是绝对的。电场中某点的电势实际上是指该点与无穷远处间的电势

差。②电势差有正负，U=-U。

ABBA

5．电客(C)

电容器的电容定义为C=Q/U。注意理解：①电容是表征电容器特性的物理量。对于给定

的电容器，C一定。②电容器所带电量指每个导体(或极板)所带电量的绝对值。③电容器的

电容只眼它的结构(两个导体的大小、形状、相对位置)、介质性质有关，而与它所带的电量

q和电势差U无关。④平行板电容器的电容C=εS/4πkd，表示C与介电常数ε成正比，跟

正对面积