大學(xué)物理論文

大學(xué)物理論文之電磁學(xué)相關(guān)問題的論述摘要：電磁學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支，由19世紀(jì)的許多物理學(xué)家發(fā)展起來，主要研究電磁波，電磁場以及有關(guān)電荷，帶電物體的動(dòng)力學(xué)等等。本文主要討論電磁學(xué)的發(fā)展、相互作用能和相互力、圓電流的磁場分布問題。關(guān)鍵詞：電磁學(xué)、共軸帶電圓環(huán)、相互作用能、相互作用力、橢圓積分、圓電流、磁場、級數(shù)解一、電磁學(xué)的發(fā)展史1早期的電磁學(xué)研究早期的電磁學(xué)研究比較零散，首先是1650年德國物理學(xué)家格里凱在對靜電研究的基礎(chǔ)上制造了第一臺(tái)摩擦起電機(jī)，其次是1720年格雷發(fā)現(xiàn)了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，1733年杜菲經(jīng)過實(shí)驗(yàn)區(qū)分出正負(fù)兩種電極，隨后就是歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律。2安培和法拉第奠定了動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1820年間，奧斯特在給學(xué)生講課時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了電流使小磁針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象同時(shí)還發(fā)現(xiàn)如果給兩個(gè)螺旋線管通電流，它們會(huì)像兩個(gè)磁鐵一樣相互吸引和排斥。到1822年安培在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以嚴(yán)密的數(shù)學(xué)形式表述了電流產(chǎn)生磁力的基本定律——安培定律。隨后法拉第用實(shí)驗(yàn)證明了電不僅可以轉(zhuǎn)化為磁，磁也可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡?，并?831年用鐵粉做實(shí)驗(yàn)，形象的證明了磁力線的存在。3麥克斯韋的動(dòng)力學(xué)1873年麥克斯韋完成了電磁理論的經(jīng)典著作《電磁學(xué)通論》，建立了著名的麥克斯韋方程組，以非常優(yōu)美簡潔的數(shù)學(xué)語言概括了全部電磁現(xiàn)象二、相互作用能和相互力1、靜電場能量計(jì)算靜電場能量的公式：W=1/2∫vE·DdV。此時(shí)的物理意義是：被積函數(shù)即靜電場能量密度w=1/2E·D，能量公式就是某局部區(qū)域V內(nèi)的靜電場能量。當(dāng)電荷分布在有限區(qū)域，總能量有限時(shí)，能量公式可轉(zhuǎn)化為：W=1/2∫vρφdV。2相互作用能和相互作用力在獨(dú)立靜電系統(tǒng)中，各帶電體系間的相互作用能在一般教材川中是這樣定義的:“把每一個(gè)帶電體看作一個(gè)不可分割的整體，將各帶電體從無限遠(yuǎn)移到現(xiàn)在位置外力反抗靜電力所作的功，等于它們之間的相互作用能.”在上述定義中各電荷被分布在有限空間內(nèi)，將無限遠(yuǎn)處作為零電勢位置.在點(diǎn)電荷系中，相互作用能是W互=1/2∑qiφi，其中φi是除qi外在位置處的電勢。如果兩個(gè)點(diǎn)電荷給成的靜電系統(tǒng)，相互作用能為W互=1/2(q1φ21+q2φ12)=q1φ21=q2φ12若有兩個(gè)電荷體系，分別稱為“研究體系”和“外部體系”?！把芯矿w系”的電荷分布為Pr，其產(chǎn)生的電勢為碑;“外部體系”的電荷分布為Pe，其產(chǎn)生的電勢為碑。由疊加原理，兩個(gè)體系共同產(chǎn)生的電勢為碑+碑，則靜電場能量為：上式中前兩項(xiàng)為自能，后兩項(xiàng)為相互作用能。3圓電流中心軸線上的磁場?4圓電流遠(yuǎn)區(qū)的磁場三、圓電流磁場分布1電磁學(xué)中的結(jié)論大學(xué)物理的電磁學(xué)關(guān)于磁場強(qiáng)度的求法有:（1）是利用畢奧一薩伐爾定律進(jìn)行求解，即：（2）是對于具有一定對稱分布的磁場，可以利用安培環(huán)路定理求得磁場強(qiáng)度。2源電流的磁場如圖6所示，考慮半徑為R，載流為I的圓電流位于x勿平面內(nèi)，且圓心選為坐標(biāo)原點(diǎn)。由對稱性可知，只要求得xoz平面內(nèi)的磁場，就可以知道整個(gè)空間的磁場分布:設(shè)P點(diǎn)在圖6所示的xOz平面內(nèi)，選取柱坐標(biāo)系，柱坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的單位矢量間的變換關(guān)系為：經(jīng)過相關(guān)的推算可得B在三個(gè)方向的分量分別為：三、總結(jié)論文僅就大學(xué)物理電磁學(xué)中的某些問題進(jìn)行了研究，整篇論文對兩共軸帶電圓環(huán)，從能的角度出發(fā)求出其相互作用力;對于圓電流磁場，在柱坐標(biāo)系得到了全空間的磁場分布，得到級數(shù)形式解，文中對大學(xué)物理電磁學(xué)的一些問題得到了明確而有用的結(jié)論，對大學(xué)物理的教學(xué)和研究都很有