我的博客已经搬家到 xiongbox.com  欢迎访问熊伟博士的网站！

本文永久链接 http://xiongbox.com/电学小结/

1.电学本身限于电现象中较为基本的内容：电荷、电流产生的电场和磁场及其相互作用的规律，电路的导电规律，以及物质中的电效应。电学又可称为电磁学，是经典物理学的一个分支。它是物理学中颇具重要意义的基础学科。

2.静电学是研究静止电荷产生电场及电场对电荷产生作用力的规律。电荷只有两种，称为正电和负电。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷遵从电荷守恒定律。电荷可以从一个物体转移到另一个物体，任何物理过程中电荷的代数和保持不变。所谓带电，不过是正负电荷的分离或转移；所谓电荷消失，不过是正负电荷的中和。

3.电荷之间相互作用力是通过电荷产生的电场相互作用的。电荷产生的电场用电场强度Ｅ（简称场强）来描述。空间某一点的电场强度用正的单位试探电荷在该点所受的电场力来定义。电场强度遵从场强叠加原理：任意带电体在空间某点所产生的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。在带电体电荷分布已知情况下，根据库仑定律和场强叠加原理，原则上可以确定任意带电体所产生的场强分布。带电体产生的场强分布可用假想的电力线形象地图示。

4.带电体产生的电位分布可用等位面形象地图示，静电场中电力线总是与等位面正交。通常的物质，按其导电性能的不同可分两种极端情况：导体和绝缘体。导体体内存在可运动的自由电荷；绝缘体又称为电介质，体内只有束缚电荷（严格地说，导体和绝缘体的区别应从量子理论的能带论来理解）。在电场的作用下，导体内的自由电荷将产生移动。

5.当导体的成分和温度均匀时，达到静电平衡的条件是导体内部的电场强度处处等于零。根据这一条件，可导出导体静电平衡的若干性质：导体是等位体，导体表面是等位面；导体内部不带电荷，电荷只能分布在导体表面；当空腔导体内部没有其他带电体时，导体空腔内表面处处没有电荷，电荷只能分布在外表面，空腔内部场强为零，空腔内部电位处处相等且等于导体的电位；当导体空腔内部有其他带电体时，内表面静电感应的电荷与腔内电荷代数和为零；接地的导体空腔把空间分成内外两个区域，在每个区域内电场的分布仅由该区域内的电荷分布决定，两个区域在电性质上互不干扰，接地导体空腔的这一性质称为静电屏蔽。

6.电磁场是研究随时间变化情形下的电磁现象和规律。这是电磁学的普遍情形。当穿过闭合导体线圈的磁通量发生变化时，线圈上产生感应电流。感应电流的方向可由楞次定律确定，即感应电流的方向总是使得它所激发的磁场阻止引起感应电流的磁通量的变化。闭合线圈中的感应电流是感应电动势推动的结果。感应电动势遵从法拉第定律：闭合线圈上的感应电动势的大小总是与穿过线圈的磁通量的时间变化率成正比。线圈内电流变化在其自身引起感应电动势的现象叫做自感；线圈内电流变化在其他线圈中引起感应电动势的现象叫做互感。线圈的自感和互感性质，分别由自感系数和互感系数描述。感应电动势按其产生的原因不同可分为两种情况：一种是因导线在稳恒磁场中运动切割磁力线产生的感应电动势，叫做动生电动势；另一种是导线不动，因磁场的变化产生的感应电动势，叫做感生电动势。感生电动势是变化的磁场在其周围激发电场的体现。

7.电路包括直流电路和交流电路的研究，是电学的组成部分。直流电路研究电流稳恒条件下的电路定律和性质；交流电路研究电流周期性变化条件下的电路定律和性质。直流电路由导体（或导线）连结而成，导体有一定的电阻。稳恒条件下电流不随时间变化，电场亦不随时间变化。稳恒时的电场与静电场的性质相同，同样满足静电场的高斯定理和环量定理。稳恒条件下电流必定形成闭合回路。静电场本身不可能维持稳恒电流，为了维持稳恒电流，电路中必定有非静电的电源。不管电源的具体机制如何，电源的作用是使非静电的能量转化为提高电荷的电位能。反映电源电性能的主要指标是电动势（即非静电力对单位电荷作功的值）和内阻。根据稳恒时电场的性质、导电基本规律和电动势概念，可导出直流电路的各个实用定律：欧姆定律、基尔霍夫电路定律以及一些解决复杂电路的其他有效而简便的定理：等效电源定理、叠加定理、倒易定理、对偶定理等，这些实用定律和定理构成电路计算的理论基础。交流电路比直流电路复杂得多，电流随时间的变化引起空间电场和磁场的变化，因此存在电磁感应和位移电流，存在电磁波。

8.当交流电的频率较高，准稳条件遭到破坏时，散布在空间的电磁场变化引起电路各部分的相互影响已不可忽略，这些影响可用分布电容和分布电感来表征。把它们看成等效的集中参量计入电路和方程之后，仍可近似地用准稳电路方程和概念来分析问题。交流电的频率更高，准稳条件遭到破坏，位移电流的效果和电磁波沿电路的传播效应不可忽略，则准稳电路方程和概念已不适用，原则上应该用麦克斯韦方程组讨论问题。但对于传输线主波可以引入分布电感、分布电容以及横向电压概念建立电报方程。用电报方程来讨论这种电路比起按麦克斯韦方程组来讨论要简单得多。物质中的电效应是电学与其他物理学科（甚至非物理的学科）之间联系的纽带。物质中的电效应种类繁多，有许多已成为或正逐渐发展为专门的研究领域。对于各种电效应的研究有助于了解物质的结构以及物质中发生的基本过程，此外在技术上，它们也是实现能量转换和非电量电测法的基础。

9.利用电磁学原理已经设计制作出各种专用仪表（安培计、伏特计、欧姆计、磁场计等，见电测量指示仪表）和测量电路（各种电桥和各种电位计等），它们可满足对各种电磁学量的测量。近代在电磁测量中广泛采用电子线路改善测量技术，提高测量的灵敏度、精度和仪器的稳定性；此外测量仪器和显示技术的改进，可连续记录或直接数字显示测量结果，还可实现远距离遥测，极大地改变了测量技术的面貌。电磁测量的另一个重要的方面是非电量（长度、速度、形变、力、温度、光强、成分等）的电测量。它的主要原理是利用电磁量与非电量相互联系的某种效应，将非电量的测量转换为电磁量的测量。由于电测量有一系列优点：准确度高、量程宽、惯量小、操作简便，并可远距离遥测和实现测量技术自动化，非电量的电测量正在不断发展。