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演讲人：日期:电磁学课程讲解

目录CONTENTS02.04.05.01.03.06.电磁学基础理论麦克斯韦方程组静电场与恒定磁场电磁波及其应用电磁感应与交变电磁场实验与计算分析

01电磁学基础理论

学科发展简史早期研究电磁现象的研究可以追溯到古代，如静电、磁石等现象的观察和应用。01电磁学建立19世纪，法拉第、麦克斯韦等科学家建立电磁学理论体系，揭示了电、磁和光的内在联系。02现代发展20世纪以来，电磁学在科技领域得到广泛应用，如电磁波、电磁感应、电子学等。03

基本概念与物理量电荷是电磁现象的基本单位，分为正电荷和负电荷。电荷磁场是磁体产生的空间效应，可以用磁感线来描述其分布和强度。磁场电场是电荷产生的空间效应，可以用电场线来描述其分布和强度。电场010302电磁波是由变化的电场和磁场交替产生的，具有传播速度等于光速的特性。电磁波04

理论体系架构静电学研究静止电荷产生的电场及其与物质的相互作用。动电学研究电荷在导体中的运动和产生的磁场，以及磁场对电荷的作用力。磁学研究磁体的性质、磁场及其与电流、物质的相互作用。电磁场理论研究变化的电场和磁场交替产生电磁波的规律及其传播特性。

02静电场与恒定磁场

库仑定律与电场强度库仑定律电荷间作用力与距离的平方成反比，作用力和反作用力等大反向电荷的电场强度由库仑定律可推导点电荷的电场强度公式，电场强度与距离的平方成反比。电场强度电场中某点的电场强度是描述电场对该点电荷作用力的物理量，与源电荷的大小和距离有关。电场强度的叠加原理多个点电荷在某点产生的电场强度等于各点电荷在该点产生的电场强度矢量和。

高斯定理与环路定理高斯定理高斯定理的应用环路定理环路定理的应用通过任意闭合曲面的电场强度通量等于该闭合曲面内所包含的总电荷量除以真空中的电容率。利用高斯定理可以求解具有对称性的电荷分布产生的电场强度，如球体、柱体等。静电场中沿任意闭合环路，电场强度的线积分等于该环路内所包含的总电荷量的代数和乘以一个常数。环路定理可以用于判断电场线的方向，以及求解某些复杂电场中的电场强度。

电流元在空间中某点产生的磁场强度与该点的位置、电流元的大小和电流元的方向有关。安培定律描述恒定电流元产生的磁场分布，磁场强度与电流元的大小成正比，与距离的平方成反比，且与电流元的方向和到观察点的位置矢量有关。毕奥-萨伐尔定律多个电流元在某点产生的磁场强度等于各电流元在该点产生的磁场强度的矢量和。磁场强度的叠加原理010302安培定律与磁场分布磁场线总是闭合的，且磁场线上任意一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁场线的疏密程度表示磁场的强弱。磁场线的性质04

03电磁感应与交变电磁场

法拉第电磁感应定律感应电动势的产生当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中会产生感应电动势，这就是法拉第电磁感应定律的核心内容。01感应电动势的方向感应电动势的方向总是试图阻止产生它的磁通量变化，即满足楞次定律。02感应电动势的大小感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，这是法拉第电磁感应定律的数学表达式。03电磁感应的应用电磁感应现象广泛应用于发电机、变压器等设备中，是电能转换的重要方式。04

感应电流的效果总是要阻碍引起感应电流的原因，即总是试图维持原有的磁通量不变。当磁场发生变化时，在导体内会产生像水的旋涡一样的感应电流，这种电流称为涡流。涡流效应在电磁铁、电磁锁等设备中得到应用，同时涡流也会带来能量损失，需要注意防止。采用电阻率高的材料或采用薄片状结构可以减少涡流损耗。楞次定律与涡流效应楞次定律的表述涡流效应的概念涡流效应的应用涡流损耗的减少

交变场能量转换规律交变场中的能量转换在交变电磁场中，电场能和磁场能相互转换，形成电磁振荡。01电磁振荡的周期和频率电磁振荡的周期和频率由电路中的电感、电容等元件决定，与电磁场的传播速度无关。02电磁振荡的能量损失电磁振荡过程中，能量会不断转化为热能而损失，这是由于电阻、辐射等因素导致的。03电磁振荡的应用电磁振荡在无线电通信、广播、电视等领域有广泛应用，是信息传递和能量传输的重要方式。04

04麦克斯韦方程组

方程组的积分形式高斯定理（电场）法拉第电磁感应定律高斯定理（磁场）麦克斯韦-安培定律描述电场与电荷之间的关系，包括电场线的起始和终止位置，以及电场对电荷的作用力。描述磁场与电流之间的关系，包括磁场的闭合性和磁场对电流的作用力。描述变化的磁场如何产生电场，是电磁感应现象的基础。描述电流和变化的电场如何产生磁场，包括位移电流的概念。

位移电流是麦克斯韦为了解释磁场变化而产生的电场而引入的假设电流，它表示电场随时间的变化率。位移电流假设的引入位移电流的定义揭示了电场和磁场之间的内在联系，使得电磁场可以形成一个连续的整体。位移电流的物理意义在电磁波理论中，位移电流是描述电磁波传播的重