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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 機(jī)械眼光看電磁 [打印本頁(yè)]

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-4-26 21:02
標(biāo)題: 機(jī)械眼光看電磁
在1881年國(guó)際電學(xué)大會(huì)上正式?jīng)Q定增加個(gè)基本量：電流強(qiáng)度（I），并把它的單位命名為安培（A）。國(guó)際單位制中安培的定義也先后發(fā)生過(guò)幾次改變。1908年在倫敦舉行的國(guó)際電學(xué)大會(huì)上，定義1秒時(shí)間間隔內(nèi)從硝酸銀溶液中能電解出1.118毫克銀的恒定電流為1安培。1948年，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)給出安培的定義為：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行且無(wú)限長(zhǎng)的圓直導(dǎo)線內(nèi)，通以等量恒定電流，導(dǎo)線間相互作用力在1米長(zhǎng)度上為

2×10--7牛時(shí)，則每根導(dǎo)線中的電流為1安培。2018年11月16日，第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)“修訂國(guó)際單位制”決議，將1安培定義為“1s內(nèi)（1/1.602176634）×1019個(gè)電荷（電荷的定義及計(jì)量見(jiàn)下文）移動(dòng)所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度”。此定義于2019年5月20日世界計(jì)量日起正式生效。

作者: 學(xué)者11 時(shí)間: 2025-4-26 21:15
你的內(nèi)容與標(biāo)題有什么關(guān)系？

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-4-27 08:54
學(xué)機(jī)械的對(duì)力學(xué)GB3102.3比較熟悉。力學(xué)中基本量的名稱是質(zhì)量，符號(hào)是m,單位名稱是千克。引力場(chǎng)中的質(zhì)量和電場(chǎng)中的電荷受力上有相同之處。如果電學(xué)中把電荷作為基本量，對(duì)照理解更方便些。

作者: wjmx2006 時(shí)間: 2025-4-27 15:51
好好學(xué)習(xí)，

作者: wryp 時(shí)間: 2025-4-27 16:26
真的？
我上學(xué)時(shí)安培的定義就是每秒鐘移動(dòng)1庫(kù)倫的電荷。
1庫(kù)倫就是你說(shuō)的1/1.602176634）×10^19個(gè)電子
至少上世紀(jì)6、7十年代就這樣定義了。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-4-27 16:50
電場(chǎng)強(qiáng)度可以類(lèi)比于重力加速度‌。在電場(chǎng)中，電場(chǎng)力對(duì)電荷的作用類(lèi)似于重力場(chǎng)中重力對(duì)物體的作用，電荷量類(lèi)比于物體的質(zhì)量。因此，電場(chǎng)強(qiáng)度（E）可以類(lèi)比于重力加速度（g）‌
1.具體來(lái)說(shuō)，電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為 E=F/q ，其中F是電場(chǎng)力，q是電荷量；而在重力場(chǎng)中，重力加速度的定義式為
g=G/M，其中G是重力，M是質(zhì)量?？梢钥闯觯妶?chǎng)強(qiáng)度和重力加速度在定義上具有相似性，都是描述力與某種“量”的比值‌。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-4-27 20:47
定義了電荷、電場(chǎng)強(qiáng)度后，第3個(gè)定義的是電動(dòng)勢(shì)、符號(hào)是E，定義為E=W/Q,其中W是移動(dòng)電荷所做的功，Q為移動(dòng)的電荷量。電動(dòng)勢(shì)單位名稱為焦每庫(kù)侖，符號(hào)J/C,等效單位伏（特），符號(hào)V.標(biāo)準(zhǔn)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電動(dòng)勢(shì)量的符號(hào)都是用的E,要靠注釋區(qū)分。外電路的電勢(shì)可類(lèi)比于重力場(chǎng)中的單位質(zhì)量的勢(shì)能gh，在電學(xué)中是單位電荷的能。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-4-29 14:22
第4個(gè)定義的是電流，符號(hào)是I.定義為I=dq/dt，q通過(guò)的電荷，t為時(shí)間。單位名稱是庫(kù)（侖）每秒，符號(hào)為C/S；等效名稱為安（培），符號(hào)是A。類(lèi)比下電流和重力場(chǎng)中的物流，如罐裝速度千克每秒。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-4-29 14:50
以上認(rèn)識(shí)了電荷C，知道了電荷會(huì)形成一種特殊物質(zhì)電場(chǎng),從電荷受力的角度描述描述電場(chǎng)強(qiáng)度E，E=F/C;從能量的角度描述電場(chǎng)有電動(dòng)勢(shì)E=W/q,學(xué)了電位差、電流后通過(guò)電荷q建立等式有W/E=I*S,即功率P=W/S=I*E,電流單位用安A，電壓?jiǎn)挝挥梅黇,得到的功率P單位為瓦w.接下來(lái)還要引入一些量的定義，進(jìn)一步說(shuō)明電荷怎樣流動(dòng)。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-8 08:36
本帖最后由 642093071 于 2025-5-8 08:37 編輯

在電位（電勢(shì)）的定義中用了梯度概念。了解一下向量分析中的梯度、散度和旋度三個(gè)概念。一、梯度（Gradient）
定義：梯度表示一個(gè)標(biāo)量場(chǎng)在某一點(diǎn)處的變化率和方向。它是一個(gè)向量，其方向指向標(biāo)量場(chǎng)值增加最快的方向，其大小等于該方向上的最大變化率。
計(jì)算公式：對(duì)于標(biāo)量場(chǎng)f(x,y,z)，其梯度計(jì)算公式為：
∇f = (∂f/∂x)i + (∂f/∂y)j + (∂f/∂z)k
其中，i、j、k分別是x、y、z軸上的單位向量，∂f/∂x、∂f/∂y、∂f/∂z分別是f在x、y、z方向上的偏導(dǎo)數(shù)。
解釋：梯度向量的方向代表標(biāo)量場(chǎng)在該點(diǎn)上升最快的方向，其模長(zhǎng)表示該方向上的最大變化率。例如，溫度場(chǎng)的梯度指向溫度上升最快的方向，且模長(zhǎng)為溫度變化速率。
二、散度（Divergence）
定義：散度度量了向量場(chǎng)在某一點(diǎn)周?chē)陌l(fā)散強(qiáng)度和方向（的正負(fù)）。它表示為一個(gè)標(biāo)量，其正值表示場(chǎng)線從該點(diǎn)發(fā)散，負(fù)值表示場(chǎng)線匯聚到該點(diǎn)。
計(jì)算公式：對(duì)于向量場(chǎng)F=Pi+Qj+Rk，其散度計(jì)算公式為：
∇·F = &#8706

/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z
其中，P、Q、R分別是向量場(chǎng)F在x、y、z方向上的分量，&#8706

/∂x、∂Q/∂y、∂R/∂z分別是這些分量在各自方向上的偏導(dǎo)數(shù)。
解釋：散度通過(guò)計(jì)算各分量在其對(duì)應(yīng)方向上的偏導(dǎo)數(shù)之和，判斷該點(diǎn)是“源”還是“匯”。若散度為正，表示向量場(chǎng)從此點(diǎn)向外發(fā)散（如電場(chǎng)中的正電荷）；若為負(fù)，則說(shuō)明場(chǎng)在此處匯聚（如負(fù)電荷周?chē)碾妶?chǎng)）。

三、旋度（Curl）
定義：旋度刻畫(huà)了向量場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)程度。它表示為一個(gè)向量，其方向垂直于旋轉(zhuǎn)平面，模長(zhǎng)表示旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
計(jì)算公式：對(duì)于向量場(chǎng)F=Pi+Qj+Rk，其旋度計(jì)算公式為：
∇×F = (∂R/∂y - ∂Q/∂z)i + (&#8706

/∂z - ∂R/∂x)j + (∂Q/∂x - ∂P/∂y)k
其中，各項(xiàng)偏導(dǎo)數(shù)之差構(gòu)造了旋轉(zhuǎn)向量的分量，滿足右手定則方向。
從上面公式看偏導(dǎo)之后分母的冪增加了。如電勢(shì)的定義：-gradV=E,E為電場(chǎng)強(qiáng)度，單位用伏特每米V/m時(shí)，電勢(shì)的單位為福特V.

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-8 08:46
有的&#8706

保存后變成了∂笑臉了，輸入∂后點(diǎn)笑臉變成∂

。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-9 14:47
本帖最后由 642093071 于 2025-5-9 14:48 編輯

做機(jī)械的對(duì)看不見(jiàn)摸不著的物質(zhì)要了解一下。
電場(chǎng)作為一種特殊物質(zhì)，其物質(zhì)性的證明可以從以下多角度展開(kāi)：
一、基于物質(zhì)的廣義定義
1.       客觀存在性與可探測(cè)性
物質(zhì)的核心定義是“不依賴于意識(shí)且能為意識(shí)所反映的客觀實(shí)在”。電場(chǎng)雖不可見(jiàn)，但通過(guò)放入電荷的受力現(xiàn)象（如庫(kù)侖力）或電磁感應(yīng)效應(yīng)可被直接探測(cè)，符合客觀實(shí)在性標(biāo)準(zhǔn)。例如，電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做功，證明其能量傳遞的物理過(guò)程真實(shí)存在。
2.       與實(shí)物物質(zhì)的對(duì)比
電場(chǎng)不同于由分子原子構(gòu)成的實(shí)物物質(zhì)，但現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為物質(zhì)存在兩種形式：實(shí)物粒子和場(chǎng)。這種分類(lèi)擴(kuò)展了傳統(tǒng)“物質(zhì)必須由原子組成”的局限認(rèn)知。
二、通過(guò)物理屬性驗(yàn)證
1.       力的作用與能量屬性
o       電場(chǎng)對(duì)電荷施加力的作用（如點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力），表明其具有力的傳遞能力。
o       電場(chǎng)能對(duì)移動(dòng)電荷做功，說(shuō)明其儲(chǔ)存并傳遞能量（如電容器中的電場(chǎng)能）。經(jīng)典電磁理論通過(guò)構(gòu)造電磁場(chǎng)的能量-動(dòng)量張量，證明了其守恒律與實(shí)物物質(zhì)的等價(jià)性。
2.       獨(dú)立于源的存在性
實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電荷被移除后，電場(chǎng)不會(huì)瞬間消失，而是以光速逐漸衰減。這種延遲效應(yīng)證明電場(chǎng)具有獨(dú)立于源的存在性，符合物質(zhì)的“自我持續(xù)”特性。
3.       三、理論支持與實(shí)驗(yàn)證據(jù)
1.       經(jīng)典電磁理論的完備性
麥克斯韋方程組描述的電磁場(chǎng)具有能量密度（u=ϵ0E^2/2）和動(dòng)量，其守恒律與實(shí)物系統(tǒng)一致，進(jìn)一步支持場(chǎng)的物質(zhì)性。
2.       實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)
電場(chǎng)在靜電防護(hù)、電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域的作用（如高壓輸電線的電場(chǎng)效應(yīng)），均依賴其作為物質(zhì)載體的能量傳遞能力。
總結(jié)：電場(chǎng)的物質(zhì)性并非通過(guò)單一實(shí)驗(yàn)直接證明，而是通過(guò)其力學(xué)效應(yīng)、能量屬性、理論自洽性及與實(shí)物物質(zhì)的類(lèi)比共同確立。這種認(rèn)知也反映了現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)物質(zhì)概念的深化——從“原子構(gòu)成”轉(zhuǎn)向“客觀實(shí)在”的本質(zhì)定義。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-10 12:47
5電荷面密度、量的符號(hào)是σ，定義為σ=Q/A,是指在單位面積上的電荷量，單位為庫(kù)侖每平方米（C/m²）。它描述了電荷在物體表面的分布情況。
6.電荷體密度、量的符號(hào)是ρ，定義為σ=Q/V, V表示體積是指在單位體積內(nèi)所包含的電荷量，單位為庫(kù)侖每平方米（C/m3）。

7.電通【量】密度、量的符號(hào)是D，定義為divD=ρ, div是向量分析中的散度，ρ表示電荷體密度。單位名稱為庫(kù)侖每平方米，符號(hào)為C/m²。電通密度用于計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度分布、電勢(shì)分布及電荷分布，并與電流密度存在緊密關(guān)聯(lián)。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-11 20:47
9.電容、量的符號(hào)是C，定義為C=Q/U。Q為電荷量，U電勢(shì)差。單位名稱為法拉，符號(hào)為F。
公式C=Q/U表明電容是單位電勢(shì)差下的電荷儲(chǔ)存上限，而非實(shí)時(shí)電荷量。例如10μF電容器在5V電壓下可儲(chǔ)存50μC電荷，但電壓降為0時(shí)電荷量歸零，電容仍為10μF。類(lèi)比到重力場(chǎng)場(chǎng)是m/gh.

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-12 22:20
小結(jié)一下：a真空中兩個(gè)靜點(diǎn)電荷之間的作用力大小可用庫(kù)侖定律計(jì)算F=kQq/r^2；b到點(diǎn)電荷Q距離為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E= kQ/r^2,可用庫(kù)侖定律兩邊同除以得到；c以點(diǎn)電荷Q為球心做半徑為r的球面，這個(gè)球面的電通量為Q[庫(kù)侖]，球面的面積為4πr^2,因?yàn)榍蛎嫔细鼽c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，可得球面上一點(diǎn)的電通密度D=Q/4πr^2
10.介電常數(shù)、量的符號(hào)ε，定義為ε=D/E,單位為法拉每米，單位符號(hào)F/m.以真空中點(diǎn)電荷的特例ε0= D/E=（Q/4πr^2）/（kQ/r^2）=1/4πk.

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-13 10:01
11.相對(duì)介電常數(shù)、量的符號(hào)是εr，定義為εr=ε/ε0式中ε為介電常數(shù)，也稱絕對(duì)介電常數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)。單位一，無(wú)量綱。
引入相對(duì)介電常數(shù)εr，方便了介電常數(shù)的測(cè)量和應(yīng)用。庫(kù)侖定律中電荷之間力的作用是通過(guò)電場(chǎng)完成的，進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中更多關(guān)注電場(chǎng)。除靜電場(chǎng)外，更要注意交變電場(chǎng)。電荷方面細(xì)分了導(dǎo)體中的自由電荷和介質(zhì)中束縛電荷。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-13 10:08
12.電極化率、量的符號(hào)χ，定義為χ=εr-1，單位一，無(wú)量綱。真空中沒(méi)有極化電荷，所有公式中減去1.

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-13 17:31
13. 電極化強(qiáng)度、量的符號(hào)P，定義為P= D-ε0E,單位為庫(kù)倫每平方米，單位符號(hào)C/m^2.. 公式表明了存在電介質(zhì)的情況下，電荷分布和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-14 10:34
14.電偶極矩、量的符號(hào)p，定義為pxE=T。式中E為均勻場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，T為轉(zhuǎn)矩。P的單位名稱是庫(kù)[侖]米，符號(hào)是C•m.
電偶是指由兩個(gè)電量相等，距離很近的正負(fù)電荷所組成的一個(gè)總體。電偶極矩是正負(fù)電荷中心間的距離與電荷量的乘積。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-14 10:35
15. 電流密度、量的符號(hào)J，定義為∫J•endA=I。式中A為面積，en為面積的矢量單元，I為電流。J的單位名稱是安每平方米，符號(hào)是A/m^2. -
因?yàn)閷?dǎo)線中不同點(diǎn)上與電流方向垂直的單位面積上流過(guò)的電流不同，電流密度用矢量描述。

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-14 10:46
16線電流、量的符號(hào)α，定義為電流除以導(dǎo)電片寬度。做機(jī)械的說(shuō)片材有長(zhǎng)寬厚，這里定義里說(shuō)的寬度含義有所不同，通常是細(xì)導(dǎo)線的長(zhǎng)度。α的單位名稱是安每米，符號(hào)是A/m. -

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-26 22:16
17.磁場(chǎng)強(qiáng)度、量的符號(hào)H，定義為rot×H = J + ?D/?t。磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位名稱是安每米，符號(hào)是A/m 。
磁場(chǎng)強(qiáng)度H的旋度等于傳導(dǎo)電流密度傳導(dǎo)電流密度J與位移電流密度位移電流密度?D/?t?t 之和，

作者: 642093071 時(shí)間: 2025-5-26 22:35
梯度、散度與旋度好似數(shù)學(xué)與物理的交響曲，標(biāo)量和矢量要特別關(guān)注。
1.梯度是一個(gè)標(biāo)量場(chǎng)的變化率，結(jié)果是一個(gè)向量場(chǎng)。它表示標(biāo)量場(chǎng)在每個(gè)方向上的變化量。如5-6電位為標(biāo)量，其梯度為矢量。
2.散度則作用于向量場(chǎng)，結(jié)果是一個(gè)標(biāo)量場(chǎng)。它描述向量場(chǎng)在每個(gè)點(diǎn)處的發(fā)散或匯聚程度。如5-7電通密度為矢量，其散度為標(biāo)量。
3.旋度同樣作用于向量場(chǎng)，但結(jié)果是一個(gè)向量場(chǎng)。它描述向量場(chǎng)在某點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)程度。如5-17磁場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度都為矢量。

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