Electric Field and Gauss's Law 电场与高斯定律
电荷、电场强度、电场线、电通量,以及用对称性快速求场的高斯定律。
课程主线
先用电荷和场描述空间中的作用,再用电势理解能量,随后进入电流、电路和随时间变化的电磁现象。
电荷、电场强度、电场线、电通量,以及用对称性快速求场的高斯定律。
从能量角度看电场,理解电势差、电势能、电容器储能和电介质。
电流、电动势、欧姆定律、串并联、基尔霍夫定律和 RC 电路。
磁场方向、洛伦兹力、带电粒子轨迹、通电线圈力矩和电流产生的磁场。
磁通量、法拉第定律、楞次定律、发电机、互感、自感和电感储能。
课件
从电荷相互作用出发,逐步建立电场、电场线和高斯定律的空间图像。
把电场问题换成能量语言,再理解电容器如何储存电荷与电场能。
从电荷定向移动进入实际电路,串并联、基尔霍夫和 RC 过程都在这里汇合。
从洛伦兹力继续到电流受力、磁力矩、电流产生磁场和螺线管。
磁场方向、磁感线、右手定则、洛伦兹力、圆周运动、速度选择器和霍尔效应。
磁场力大小、速度垂直分量、质谱仪、速度选择器和霍尔效应。
通电线圈磁力矩、电动机、电流表电压表、电流产生磁场和平行电流。
磁场叠加、电流环等效磁铁、螺线管磁场和磁感线方向判断。
磁通量变化产生感应电动势,再延伸到楞次定律、发电机、互感与自感。
学习路径
先把电荷、库仑力、电场和电场线连起来,后面所有章节都会反复用到。
高斯定律最重要的是选高斯面:球、柱、平面三类对称性先吃透。
电势和电势能负责“高度差”的感觉,电容器则把能量储存在电场里。
电流、电路规则、洛伦兹力和电流产生磁场放在一起学,更容易看出“运动电荷”的主线。
Week 10、14-15、16 都围绕磁通量变化:先会判方向,再处理发电机和电感储能。