A、电场
电场是存在于电荷和变化磁场周围空间中的一种特殊物质。 电场与普通物理物体不同。 它不是由分子原子组成,但却客观存在。 电场具有普通物质所具有的客观属性,例如力和能量。
电场力的性质如下:电场对置于其中的电荷施加力。 这种力称为电场力。
电场的能量性质表示为:当电荷在电场中运动时,电场力对电荷做功(这说明电场具有能量)。
静止电荷在其周围空间产生的电场称为静电场; 周围空间中随时间变化的磁场所激发的电场称为自旋电场[1](也称为感应电场或涡旋电场)。 静电场是一个有源的非旋转场,电荷是场的来源; 旋转电场是被动旋转场。 一般意义上的电场是静电场和旋转电场的总和。
电场是矢量场,其方向是正电荷所受力的方向。 电场的力特性用电场强度来描述。
B、磁场
对置于其中的小磁针产生磁性作用的物质称为磁场。 磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质。 磁铁周围存在磁场电场和磁场的关系,磁铁之间的相互作用是通过磁场来介导的。
存在于电流、移动电荷、磁铁或变化电场周围空间中的一种特殊形式的物质。 由于磁铁的磁性来自于电流,也就是电荷的运动,综上所述,磁场是通过移动电荷或改变电场而产生的。 磁场的基本特征是它可以对其中移动的电荷施加力。 磁场对电流和磁铁的作用力或力距均源于此。 现代理论表明,磁性是电场力的相对论效应。 与电场类似,磁场是在一定空间区域内连续分布的矢量场。 描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B,也可以用磁感应线图形表示。 然而,作为矢量场,磁场的特性与电场的特性有很大不同。 由移动电荷或改变电场产生的磁场,或两者结合的总磁场,是被动的旋转矢量场。 磁力线是一个封闭的曲线族,不会中断或交叉。 换句话说,磁场中没有磁力线的来源,也没有磁力线汇聚的尾端。 磁力线闭合表明沿磁力线的环积分不为零,即磁场具有旋转场而不是势场(守恒场)。 有标量函数,例如电势。
电磁场(场)是具有内在联系和相互依存的电场和磁场的统一和总称。 随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场。 两者相互作用形成电磁场。 电磁场可能是由以不同速度移动的带电粒子或强度变化的电流引起的。 无论何种原因,电磁场总是以光速向周围传播,形成电磁波。 电磁场是电磁作用的媒介,具有能量和动量,是物质存在的一种形式。 电磁场的性质、特征和变化规律是由麦克斯韦方程组决定的。
电场与磁场的比较
电场力和磁场力与重力、弹力、摩擦力一样,是中学物理中常见的自然力。
对电场和磁场的理解:
⑴. 从万有引力定律与库仑定律的比较出发,一一类比电场和引力场(万有引力场)相关的概念和定律;
⑵. 整合电场和磁场的研究对象、研究思路和方法以及重要概念,如电场和磁场、电场强度和磁感应强度、电场线和磁力线、均匀电场和均匀磁场等、电场力和磁场力的比较。 目前选择性对比如下:
注意:
⒈用“比率”定义的物理量的共同特点是,所定义的量与用来定义它的量无关;
⒉磁感应强度的三个定义条件。
注意:
电场线和磁场线是描述场的抽象物质的直观手段,并且都可以通过实验来模拟。 电势沿电场线方向逐渐减小(点); 电场线处处与等势面正交。
3. 比较规则和公式
注意:
中学物理中涉及安培力的定量分析计算问题大多是力平衡问题。 关于安培力(包括功率)所做的功,讨论和计算并不多。 它们通常仅限于简单(恒力)情况并使用功公式。 可以求解,所以上面的公式不需要给出。 至于安培力做功的特点,教科书上从来没有提到过电场和磁场的关系,看到的练习一般也不涉及这个问题。 如果想搞清楚的话,可以用通电线圈在径向分布的磁场中旋转的例子来演示。 可以用例子(如电动机、发电机等)来说明能量转换情况。
四. 脉冲比较:
无论电场力或磁场力是否恒定,其冲量都可以根据动量定理Ip处理(如果初始动量和最终动量已知); 对于恒定的电场力和磁场力,也可以用脉冲公式IFt直接确定。 冲动。 此类问题并不多,教师可以根据自己的学术情况适当添加,特别是安培力瞬时冲量问题。