一 电磁学
简介
电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而"电学"有时也就作为"电磁学"的简称。
早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。
和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。
电磁学的基本方程为麦克斯韦方程组，此方程组在经典力学的相对运动转换（伽利略变换）下形式会变，在伽里略变换下，光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换，在此变换下，不同惯性座标下光速恒定。
廿世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变，光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之，洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。
电磁学的有关公式
库仑定律：F=kQq/r²
电场强度：E=F/q
点电荷电场强度：E=kQ/r²
匀强电场：E=U/d
电势能：E? =qφ
电势差:U? ?=φ?-φ?
静电力做功:W??=qU??
电容定义式:C=Q/U
电容:C=εS/4πkd
电磁学
带电粒子在匀强电场中的运动
加速匀强电场:1/2*mv² =qU
v² =2qU/m
偏转匀强电场:
运动时间:t=x/v?
垂直加速度:a=qU/md
垂直位移:y=1/2*at? =1/2*(qU/md)*(x/v?)²
偏转角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)²
微观电流：I=nesv
电源非静电力做功：W=εq
欧姆定律：I=U/R
串联电路
电流：I? =I? =I? = ……
电压：U =U? +U? +U? + ……
并联电路
电压：U?=U?=U?= ……
电流：I =I?+I?+I?+ ……
电阻串联：R =R?+R?+R?+ ……
电阻并联：1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ ……
焦耳定律：Q=I² Rt
P=I² R
P=U² /R
电功：W=UIt
电磁学
电功率:P=UI
电阻定律：R=ρl/S
全电路欧姆定律：ε=I(R+r)
ε=U外+U内
安培力：F=ILBsinθ
洛伦兹力：f=qvB
磁通量：Φ=BS
电磁感应
感生电动势：E=nΔΦ/Δt
动生电动势：E=Blv*sinθ
高中物理电磁学公式总整理
电子电量为 库仑(Coul)，1C= 电子电量。
麦克斯韦
麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家，经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。
麦克斯韦1831年6月13日出生于爱丁堡。16岁时进入爱丁堡大学，三年后转入剑桥大学学习数学，1854年毕业并留校任教，两年后到苏格兰的马里沙耳学院任自然哲学教授，1860年到伦敦国王学院任教，1871年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室，并任第一任主任。1879年11月5日在剑桥逝世。
麦克斯韦集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想，并于1864年发表了著名的《电磁场动力学理论》的论文，将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组，预言了电磁波的存在，并确认光也是一种电磁波，从而创立了经典电动力学。麦克斯韦还在气体运动理论、光学、热力学、弹性理论等方面有重要贡献。
电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格，有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分，是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。
电磁学的发展史
公元前七世纪
发现磁石
管子(中国) thale(泰勒斯 希腊)
公元前二世纪
静电吸引
西汉初年
1600年
《地磁论》论述磁并导入"电的"electric
William Gilbert(吉尔伯特)
英国女王的御臣
1745年
莱顿瓶
电容器的原形，存贮电
Pieter van musschenbrock
(穆欣布罗克 荷兰莱顿)
Ewald Georg Von Kleit
(克莱斯特 德国)
1747年
电荷守恒定律
（正,负电的引入）
Benjamim Franktin
(富兰克林 美国)
1754年
避雷针
（电的实际应用）
Procopius Dirisch
(狄维施)
1785年
库仑定律
电磁学进入科学行列
Charles Auguste de Coulom
(库仑 法国)
1799年
发明电池
提供较长时间的电流
Alessandro Graf Volta
(伏打 意大利)
1820年
电流的磁效应
（电产生磁）
安培分子电流说
毕奥-萨伐尔定律
Hans Chanstan Oersted
(奥斯特 丹麦)
Andre Marie Ampere
(安培 法国)
Jean-Baptute Biot,Felix Savart
(毕奥，萨伐尔)
1826年
欧姆定律
Georg Simon ohm(欧姆)
1831年
电磁感应现象
（磁产生电）
Michael Faraday
(法拉第 英国)
1834年
楞次定律
楞次
1865年
麦克斯韦方程组
建立了电磁学理论，
预言了电磁波
Maxwell(麦克斯韦)
1888年
实验证实电磁波存在
Heinrich Hertz
(赫兹 德国)
1896年
光速公式
Hendrik Anoen Lorentz
(洛仑兹)
相关学科
静电学
1.库仑定律，描述空间中两点电荷之间的电力
， ，
由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律 。
2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场
，
导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向，电力线越密集电场强度越大。
平行板间的电场
3.点电荷或均匀带电球体间之电位能 。本式以以无限远为零位面。
4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位 。
导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。
电位为零之处，电场未必等于零。电场为零之处，电位未必等于零。
均匀电场内，相距d之两点电位差 。故平行板间的电位差 。
5.电容 ，为储存电荷的组件，C越大，则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性，两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能， 。
a.球状导体的电容 ，本电容之另一极在无限远，带有电荷-q。
b.平行板电容 。故欲加大电容之值，必须增大极板面积A，减少板间距离d，或改变板间的介电质使k变小。
电路学
1.理想电池两端电位差固定为0 。实际电池可以简化为一理想电池串连内电阻r。实际电池在放电时，电池的输出电压 ，故输出之最大电流有限制，且输出电压之最大值等于电动势，发生在输出电流=0时。
实际电池在充电时，电池的输入电压 ，故输入电压必须大于电动势。
2.若一长度d的均匀导体两端电位差为 ，则其内部电场 。导线上没有电荷堆积，总带电量为零，故导线外部无电场。理想导线上无电位降，故内部电场等于0。
3.克希荷夫定律
a.节点定理：电路上任一点流入电流等于流出电流。
b.环路定理：电路上任意环路上总电位升等于总电位降。
静磁学
1.必欧-沙伐定律，描述长 的电线在 处所建立的磁场
磁场单位，MKS制为Tesla，CGS制为Gauss，1Tesla=10000Gauss，地表磁场约为0.5Gauss，从南极指向北极。
由必欧-沙伐定律经过演算可推出安培定律
2.重要磁场公式
无限长直导线磁场 长 之螺线管内之磁场
半径a的线圈在轴上x处产生的磁场
，在圆心处(x=0)产生的磁场为
3.长 之载流导线所受的磁力为 ，当 与B垂直时
两平行载流导线单位长度所受之力 。电流方向相同时，导线相吸；电流方向相反时，导线相斥。
4.电动机(马达)内的线圈所受到的力矩 ， 。其中A为面积向量，大小为线圈面积，方向为线圈面的法向量，以电流方向搭配右手定则来决定。
5.带电质点在磁场中所受的磁力为 ，
a.若该质点初速与磁场B平行，则作等速度运动，轨迹为直线。
b.若该质点初速与磁场B垂直，则作等速率圆周运动，轨迹为圆。回转半径 ，周期 。
c.若该质点初速与磁场B夹角 ，该质点作螺线运动。与磁场平行的速度分量 大小与方向皆不改变，而与磁场平行的速度分量 大小不变但方向不停变化，呈等速率圆周运动。其中 ，回转半径 ，周期 ，与b.相同，螺距 。
速度选择器：让带电粒子通过磁场与电场垂直的空间，则其受力 ，当 时该粒子受力为零，作等速度运动。
质普仪的基本原理是利用速度选择器固定离子的速度，再将同素的离子打入均匀磁场中，量测其碰撞位置计算回转半径，求得离子质量。
6.磁场的高斯定律 ，即封闭曲面上的磁通量必为零，代表磁力线必封闭，无磁单极的存在。磁铁外的磁力线由N极出发，终于S极，磁铁内的磁力线由S极出发，终于N极。
四、感应电动势与电磁波
1.法拉地定律：感应电动势 。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。
感应电动势造成的感应电流之方向，会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。
2.长度 的导线以速度v前进切割磁力线时，导线两端两端的感应电动势 。若v、B、 互相垂直，则
3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法，也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势 ，最大感应电动势 。
变压器，用来改变交流电之电压，通以直流电时输出端无电位差。
，又理想变压器不会消耗能量，由能量守恒 ，故
4.十九世纪中马克士威整理电磁学，得到四大公式，分别为
a.电场的高斯定律
b.法拉地定律
c.磁场的高斯定律
d.安培定律
马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念，修正了安培定律，使得变动的电场会产生磁场。
e.马克士威修正后的安培定律为
a.、b.、c.和修正后的e.称为马克士威方程式，为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式，预测了电磁波的存在，且其传播速度 。
。十九世纪末，由赫兹发现了电磁波的存在。
劳仑兹力 。
科技图书 《电磁学》
基本信息
中文名: 电磁学
作者: 贾起民
郑永令
陈暨耀
图书分类: 教育/科技
出版社: 高等教育出版社
书号: 7040086034
发行时间: 2001年
地区: 大陆
语言: 简体中文
内容简介
《电磁学》是在原第一版（曾获国家教委优秀教材一等奖）的基础上结合作者在承担教育部"面向21世纪理科物理专业基本培养规格、教学基本要求和课程体系改革研究项目"所取得的成果修订而成的。在修订过程中，注意保持了原有的特色，按照现代化的要求，对结构和内容作了适当调整，增加了与电磁学密切相关的物理前沿领域和近代应用方面的知识，进一步明确了基本要求与提高要求间的界线，调整了难度。《电磁学》共分9章，内容涉及静电学的基本规律、静电场与导体、稳恒电流、稳恒电流的磁场、随时间变化的电磁场和麦克斯韦方程、匀速运动电荷的电场与磁场、物质中的电场、物质中的磁场、交流电路等。
目录
第一章 静电学的基本规律
§1.1 物质的电结构 电荷守恒定律
§1.2 库仑定律
§1.3 电场和电场强度
§1.4 电势
§1.5 高斯定理
§1.6 静电场的基本方程式
§1.7 静电能
第二章 静电场与导体
§2.1 静电场中的导体
§2.2 静电场的唯一性定理
§2.3 尖端效应
§2.4 电容和电容器
§2.5 静电场的能量
第三章 稳恒电流
§3.1 稳恒电流的闭合性
§3.2 欧姆定律
§3.3 固体导电机理简介
§3.4 电动势和全电路欧姆定律
§3.5 电路定理
第四章 稳恒电流的磁场
§4.1 基本磁现象
§4.2 电流的磁场 磁感强度
§4.3 稳恒电流磁场的基本方程式
§4.4 带电粒子在电场和磁场中的运动
§4.5 磁场的矢势 A-B效应
第五章 随时间变化的电磁场 麦克斯韦方程
§5.1 电磁感应现象与电磁感应定律
§5.2 电磁感应现象的物理实质
§5.3 互感与自感
§5.4 LR电路中的暂态过程
§5.5 位移电流及其物理实质
§5.6 真空中的麦克斯韦方程组 电磁波
§5.7 电磁场的能量与动量
§5.8 电磁波的产生 辐射
§5.9 几种辐射介绍
第六章 匀速运动电荷的电场与磁场
§6.1 狭义相对论的基本概念和主要结论
§6.2 匀速运动点电荷的电场
§6.3 匀速运动点电荷的磁场
§6.4 线分布的运动电荷的场
§6.5 电场与磁场的相对论变换
§6.6 关于动生电动势与感生电动势的相对性问题
第七章 物质中的电场
§7.1 电介质的极化
§7.2 极化强度和极化电荷
§7.3 介质中的静电场
§7.4 实际物体的极化
§7.5 介质中的高斯定理
§7.6 电介质中的静电能
第八章 物质中的磁场
§8.1 顺磁性和抗磁性
§8.2 磁化强度和磁化电荷
§8.3 介质中的磁场
§8.4 磁场强度 介质中磁场的基本方程式
§8.5 铁磁性
§8.6 超导体及其基本电学性质
§8.7 介质中电磁场的方程组
第九章 交流电路
§9.1 简谐交流电的产生和表示方法
§9.2 交流电路中的元件
§9.3 RLC串联电路
§9.4 简谐交流电的复数表示 并联电路
§9.5 交流电路的功率
§9.6 谐振电路和品质因数
§9.7 变压器基本原理
§9.8 三相交流电
相关人物
麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家，经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。麦克斯韦1831年6月13日出生于爱丁堡。16岁时进入爱丁堡大学，三年后转入剑桥大学学习数学，1854年毕业并留校任教，两年后到苏格兰的马里沙耳学院任自然哲学教授，1860年到伦敦国王学院任教，1871年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室，并任第一任主任。1879年11月5日在剑桥逝世。麦克斯韦集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想，并于1864年发表了著名的《电磁场动力学理论》的论文，将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组，预言了电磁波的存在，并确认光也是一种电磁波，从而创立了经典电动力学。麦克斯韦还在气体运动理论、光学、热力学、弹性理论等方面有重要贡献。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格，有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分，是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。
电磁现象
1.中国
西周(公元前1100-公元前771)青铜铭文就记载有"电"字和"雷"字。
先秦"阴阳相薄，感而为雷，激而为霆。霆，电也。"
古人将磁石称为慈石来形容磁石"以为母也，故能引其子"的功能。 2.英国人吉尔伯特--论磁
曾为英国伊丽莎白一世的御医，1600年发表《论磁石》，总结了前人的经验，记载了大量实验。如"小地球"实验。伽利落称其为"经验主义的奠基人"。
3.1663年，盖里克发明摩擦起电机
4.1720年，英国牧师格雷研究了电的传导现象
5.1733年，杜非分别了两种电;松脂电和玻璃电
6.莱顿瓶的发现 1745年，荷兰莱顿城莱顿大学教授马森布洛克（Musschenbrock)发现了莱顿瓶，为贮存电荷找到了一个方法。莱顿瓶就是一个玻璃瓶，在瓶里核瓶外分别贴有锡箔。瓶里锡箔通过金属链与金属棒连接，棒的上端是一个金属球。法国人诺莱特在一座巴黎大教堂前邀请了法国路易十五的皇室成员临场观看：七百名修道士手拉手排成一行，排头的修道士用手握住莱顿瓶，当莱顿瓶充电后，让排尾的修道士触摸莱顿瓶的引线。顿时，七百名修道士几乎同时跳了起来。在场的人目瞪口呆。从而展示了电的巨大威力。