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機械社區

標題: 機械眼光看電磁 [打印本頁]

作者: 642093071 時間: 2025-4-26 21:02
標題: 機械眼光看電磁
在1881年國際電學大會上正式決定增加個基本量：電流強度（I），并把它的單位命名為安培（A）。國際單位制中安培的定義也先后發生過幾次改變。1908年在倫敦舉行的國際電學大會上，定義1秒時間間隔內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，國際計量委員會給出安培的定義為：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行且無限長的圓直導線內，通以等量恒定電流，導線間相互作用力在1米長度上為

2×10--7牛時，則每根導線中的電流為1安培。2018年11月16日，第26屆國際計量大會通過“修訂國際單位制”決議，將1安培定義為“1s內（1/1.602176634）×1019個電荷（電荷的定義及計量見下文）移動所產生的電流強度”。此定義于2019年5月20日世界計量日起正式生效。

作者: 學者11 時間: 2025-4-26 21:15
你的內容與標題有什么關系？

作者: 642093071 時間: 2025-4-27 08:54
學機械的對力學GB3102.3比較熟悉。力學中基本量的名稱是質量，符號是m,單位名稱是千克。引力場中的質量和電場中的電荷受力上有相同之處。如果電學中把電荷作為基本量，對照理解更方便些。

作者: wjmx2006 時間: 2025-4-27 15:51
好好學習，

作者: wryp 時間: 2025-4-27 16:26
真的？
我上學時安培的定義就是每秒鐘移動1庫倫的電荷。
1庫倫就是你說的1/1.602176634）×10^19個電子
至少上世紀6、7十年代就這樣定義了。

作者: 642093071 時間: 2025-4-27 16:50
電場強度可以類比于重力加速度‌。在電場中，電場力對電荷的作用類似于重力場中重力對物體的作用，電荷量類比于物體的質量。因此，電場強度（E）可以類比于重力加速度（g）‌
1.具體來說，電場強度的定義式為 E=F/q ，其中F是電場力，q是電荷量；而在重力場中，重力加速度的定義式為
g=G/M，其中G是重力，M是質量。可以看出，電場強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 時間: 2025-4-27 20:47
定義了電荷、電場強度后，第3個定義的是電動勢、符號是E，定義為E=W/Q,其中W是移動電荷所做的功，Q為移動的電荷量。電動勢單位名稱為焦每庫侖，符號J/C,等效單位伏（特），符號V.標準中電場強度和電動勢量的符號都是用的E,要靠注釋區分。外電路的電勢可類比于重力場中的單位質量的勢能gh，在電學中是單位電荷的能。

作者: 642093071 時間: 2025-4-29 14:22
第4個定義的是電流，符號是I.定義為I=dq/dt，q通過的電荷，t為時間。單位名稱是庫（侖）每秒，符號為C/S；等效名稱為安（培），符號是A。類比下電流和重力場中的物流，如罐裝速度千克每秒。

作者: 642093071 時間: 2025-4-29 14:50
以上認識了電荷C，知道了電荷會形成一種特殊物質電場,從電荷受力的角度描述描述電場強度E，E=F/C;從能量的角度描述電場有電動勢E=W/q,學了電位差、電流后通過電荷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，電壓單位用伏V,得到的功率P單位為瓦w.接下來還要引入一些量的定義，進一步說明電荷怎樣流動。

作者: 642093071 時間: 2025-5-8 08:36
本帖最后由 642093071 于 2025-5-8 08:37 編輯

在電位（電勢）的定義中用了梯度概念。了解一下向量分析中的梯度、散度和旋度三個概念。一、梯度（Gradient）
定義：梯度表示一個標量場在某一點處的變化率和方向。它是一個向量，其方向指向標量場值增加最快的方向，其大小等于該方向上的最大變化率。
計算公式：對于標量場f(x,y,z)，其梯度計算公式為：
∇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方向上的偏導數。
解釋：梯度向量的方向代表標量場在該點上升最快的方向，其模長表示該方向上的最大變化率。例如，溫度場的梯度指向溫度上升最快的方向，且模長為溫度變化速率。
二、散度（Divergence）
定義：散度度量了向量場在某一點周圍的發散強度和方向（的正負）。它表示為一個標量，其正值表示場線從該點發散，負值表示場線匯聚到該點。
計算公式：對于向量場F=Pi+Qj+Rk，其散度計算公式為：
∇·F = &#8706

/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z
其中，P、Q、R分別是向量場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數。
解釋：散度通過計算各分量在其對應方向上的偏導數之和，判斷該點是“源”還是“匯”。若散度為正，表示向量場從此點向外發散（如電場中的正電荷）；若為負，則說明場在此處匯聚（如負電荷周圍的電場）。

三、旋度（Curl）
定義：旋度刻畫了向量場的旋轉程度。它表示為一個向量，其方向垂直于旋轉平面，模長表示旋轉強度。
計算公式：對于向量場F=Pi+Qj+Rk，其旋度計算公式為：
∇×F = (∂R/∂y - ∂Q/∂z)i + (&#8706

/∂z - ∂R/∂x)j + (∂Q/∂x - ∂P/∂y)k
其中，各項偏導數之差構造了旋轉向量的分量，滿足右手定則方向。
從上面公式看偏導之后分母的冪增加了。如電勢的定義：-gradV=E,E為電場強度，單位用伏特每米V/m時，電勢的單位為福特V.

作者: 642093071 時間: 2025-5-8 08:46
有的&#8706

保存后變成了∂笑臉了，輸入∂后點笑臉變成∂

。

作者: 642093071 時間: 2025-5-9 14:47
本帖最后由 642093071 于 2025-5-9 14:48 編輯

做機械的對看不見摸不著的物質要了解一下。
電場作為一種特殊物質，其物質性的證明可以從以下多角度展開：
一、基于物質的廣義定義
1.       客觀存在性與可探測性
物質的核心定義是“不依賴于意識且能為意識所反映的客觀實在”。電場雖不可見，但通過放入電荷的受力現象（如庫侖力）或電磁感應效應可被直接探測，符合客觀實在性標準。例如，電荷在電場中移動時電場力做功，證明其能量傳遞的物理過程真實存在。
2.       與實物物質的對比
電場不同于由分子原子構成的實物物質，但現代物理學認為物質存在兩種形式：實物粒子和場。這種分類擴展了傳統“物質必須由原子組成”的局限認知。
二、通過物理屬性驗證
1.       力的作用與能量屬性
o       電場對電荷施加力的作用（如點電荷的庫侖力），表明其具有力的傳遞能力。
o       電場能對移動電荷做功，說明其儲存并傳遞能量（如電容器中的電場能）。經典電磁理論通過構造電磁場的能量-動量張量，證明了其守恒律與實物物質的等價性。
2.       獨立于源的存在性
實驗表明，當電荷被移除后，電場不會瞬間消失，而是以光速逐漸衰減。這種延遲效應證明電場具有獨立于源的存在性，符合物質的“自我持續”特性。
3.       三、理論支持與實驗證據
1.       經典電磁理論的完備性
麥克斯韋方程組描述的電磁場具有能量密度（u=ϵ0E^2/2）和動量，其守恒律與實物系統一致，進一步支持場的物質性。
2.       實際應用中的表現
電場在靜電防護、電力傳輸等領域的作用（如高壓輸電線的電場效應），均依賴其作為物質載體的能量傳遞能力。
總結：電場的物質性并非通過單一實驗直接證明，而是通過其力學效應、能量屬性、理論自洽性及與實物物質的類比共同確立。這種認知也反映了現代物理學對物質概念的深化——從“原子構成”轉向“客觀實在”的本質定義。

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

7.電通【量】密度、量的符號是D，定義為divD=ρ, div是向量分析中的散度，ρ表示電荷體密度。單位名稱為庫侖每平方米，符號為C/m²。電通密度用于計算電場強度分布、電勢分布及電荷分布，并與電流密度存在緊密關聯。

作者: 642093071 時間: 2025-5-11 20:47
9.電容、量的符號是C，定義為C=Q/U。Q為電荷量，U電勢差。單位名稱為法拉，符號為F。
公式C=Q/U表明電容是單位電勢差下的電荷儲存上限，而非實時電荷量。例如10μF電容器在5V電壓下可儲存50μC電荷，但電壓降為0時電荷量歸零，電容仍為10μF。類比到重力場場是m/gh.

作者: 642093071 時間: 2025-5-12 22:20
小結一下：a真空中兩個靜點電荷之間的作用力大小可用庫侖定律計算F=kQq/r^2；b到點電荷Q距離為r處的電場強度大小E= kQ/r^2,可用庫侖定律兩邊同除以得到；c以點電荷Q為球心做半徑為r的球面，這個球面的電通量為Q[庫侖]，球面的面積為4πr^2,因為球面上各點電場強度大小相等，可得球面上一點的電通密度D=Q/4πr^2
10.介電常數、量的符號ε，定義為ε=D/E,單位為法拉每米，單位符號F/m.以真空中點電荷的特例ε0= D/E=（Q/4πr^2）/（kQ/r^2）=1/4πk.

作者: 642093071 時間: 2025-5-13 10:01
11.相對介電常數、量的符號是εr，定義為εr=ε/ε0式中ε為介電常數，也稱絕對介電常數，ε0為真空介電常數。單位一，無量綱。
引入相對介電常數εr，方便了介電常數的測量和應用。庫侖定律中電荷之間力的作用是通過電場完成的，進一步的學習中更多關注電場。除靜電場外，更要注意交變電場。電荷方面細分了導體中的自由電荷和介質中束縛電荷。

作者: 642093071 時間: 2025-5-13 10:08
12.電極化率、量的符號χ，定義為χ=εr-1，單位一，無量綱。真空中沒有極化電荷，所有公式中減去1.

作者: 642093071 時間: 2025-5-13 17:31
13. 電極化強度、量的符號P，定義為P= D-ε0E,單位為庫倫每平方米，單位符號C/m^2.. 公式表明了存在電介質的情況下，電荷分布和電場強度的關系。

作者: 642093071 時間: 2025-5-14 10:34
14.電偶極矩、量的符號p，定義為pxE=T。式中E為均勻場的電場強度，T為轉矩。P的單位名稱是庫[侖]米，符號是C•m.
電偶是指由兩個電量相等，距離很近的正負電荷所組成的一個總體。電偶極矩是正負電荷中心間的距離與電荷量的乘積。

作者: 642093071 時間: 2025-5-14 10:35
15. 電流密度、量的符號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，符號是A/m^2. -
因為導線中不同點上與電流方向垂直的單位面積上流過的電流不同，電流密度用矢量描述。

作者: 642093071 時間: 2025-5-14 10:46
16線電流、量的符號α，定義為電流除以導電片寬度。做機械的說片材有長寬厚，這里定義里說的寬度含義有所不同，通常是細導線的長度。α的單位名稱是安每米，符號是A/m. -

作者: 642093071 時間: 2025-5-26 22:16
17.磁場強度、量的符號H，定義為rot×H = J + ?D/?t。磁場強度H的單位名稱是安每米，符號是A/m 。
磁場強度H的旋度等于傳導電流密度傳導電流密度J與位移電流密度位移電流密度?D/?t?t 之和，

作者: 642093071 時間: 2025-5-26 22:35
梯度、散度與旋度好似數學與物理的交響曲，標量和矢量要特別關注。
1.梯度是一個標量場的變化率，結果是一個向量場。它表示標量場在每個方向上的變化量。如5-6電位為標量，其梯度為矢量。
2.散度則作用于向量場，結果是一個標量場。它描述向量場在每個點處的發散或匯聚程度。如5-7電通密度為矢量，其散度為標量。
3.旋度同樣作用于向量場，但結果是一個向量場。它描述向量場在某點處的旋轉程度。如5-17磁場強度和電流密度都為矢量。

作者: xmlawla 時間: 前天 15:37
好好學習

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