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精品文档免费阅读免费分享如需请下载！电磁学辞典【电磁学】电学与磁学的统称，是物理学中的一个重要部门。研究电磁现象的规律和应用的科学。研究对象包括静电现象、磁现象、电流现象、电磁感应、电磁辐射和电磁场等。磁现象和电现象本质上是紧密联系在一起的，变化的磁场能够激发电场，变化的电场也能够激发磁场。它是电工学和无线电电子学的基础。【电】人类在很早以前就知道琥珀摩擦后，具有吸引稻草片或羽毛屑等轻小物体的特性。物体具有吸引其它物体的这种性质叫做“物体带电”或称“物体有了电荷”，并认识到电有正负两种；同性相斥，异性相吸。当时并不知道电是实物的一种属性，认为电是附着在物体上的，因而把它称为电荷，并把具有这种斥力或引力的物体称为带电体。习惯上经常也把带电体本身简称为电荷。近代科学证明；构成实物的许多基本粒子都是带电的，如质子带正电，电子带负电，质子和电子具有的绝对电量是相等的，是电量的最小单位。一切物质都是由大量原子构成，原子又是由带正电的原子核和带负电的电于组成。通常，同一个原子中的正负电量相等，因此在正常情况下表现为中性的或不带电的。若由于某些原因（如摩擦、受热或化学变化等）而失去一部分电子，就带正电，若得到额外的电子时，就带负电。用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒就失去电子而带正电，丝绸得到电子而带负电。【摩擦起电】两种不同物体相互摩擦后，分别带有正电和负电的现象。其原因是，当物体相互摩擦时电子由一个物体转移到另一个物体上，因此原来两个不带电的物体因摩擦而带电，它们所带的电量数值上相等，电性上相异。【静电感应】在带电体附近的导体，受带电体的影响在其表面的不同部分出现正负电荷的现象叫作“静电感应”。因为，在带电体电场作用下，导体中的自由电子进行重新分布，造成导体内的电场随之而变化，直到抵消了带电体电场的影响，使它的强度减小到零为止。结果靠近带电体的一端出现与带电体异号的电荷，另一端出现与带电体同号的电荷。如果导体原来不带电，则两端带电数量相等；如果导体原来带电，则两端电量的代数和应与导体原带电量相等。在带电体附近的导体因静电感应而表面出现电荷的现象称为“感生电荷”。【电荷守恒定律】在任何物理过程中，各个物体的电荷可以改变，但参于这一物理过程的所有物体电荷的代数和是守恒的，也就是说：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。例如中性物体互相摩擦而带电时，两物体带电量的代数和仍然是零。这就是电荷守恒定律。【库仑定律】表述两个静止点电荷间相互作用力的定律。是法国物理学家库仑于1785年发现的。概述为：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小和它们的电量Q1和Q2和乘积成正比，和它们之间的距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同号电荷相斥，静电单位制中为1，式中F的单位是达因，Q的单位是静电单位制的电请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！式中F的单位是牛顿，Q的单位是库仑，r的单位是米，这时比例系数K等于9×109牛顿·米2/库仑2。为了简化电学中许多常用公式，往往将【库仑】（Charles－AugustindeCoulomb，1736～1806）法国工程师、物理学家。1736年6月14日生于法国昂古莱姆。他曾在美西也尔工程学校读书，这是一座新型的讲授理论和应用知识的学校。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师。他在西印狄兹工作了9年，因病而回到法国。法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治时期，他回到巴黎，成为新建研究院成员。库仑在1773年发表有关材料强度的论文，他提出使各种物体经受应力和应变直到它们的折断点，然后根据这些资料就能计算出物体上应力和应变的分布情况。这种方法沿用至今，是结构工程的理论基础。1777年库仑开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，要改良磁针的工作，必须从这一根本问题入手，他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。他又发现线扭转时的扭力和磁针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小。这导致他发明定量扭秤。扭秤能以极高的精度测出非常小的力。1779年库仑分析摩擦力，并提出有关润滑剂的科学理论。他还设计出水下作业法，类似于现代的沉箱。1785～1789年，库仑用扭秤测量静电力和磁力，导出了有名的库仑定律。1806年8月23日库仑在巴黎逝世。电荷的单位库仑，就是以他的姓氏命名的。【点电荷】点电荷并不是指带电体非常小的电荷实体，而是在所讨论的问题中可以不考虑其大小和分布状况的带电体。例如，当带电体的线度在所讨论的问题中远小于其他距离和长度时。这时的电荷分布也可看作为点电荷。点电荷只是一个为讨论问题方便而引入的理想概念，这一点与研究力学时引入质点的概念相似。【电介质】不导电的物质称为“电介质”，又叫做“绝缘体”。组成电介质的原子或分子中的正负电荷束缚得很紧，在一般条件下不能相互分离，因此在电介质内部能作自由运动的电荷（电子）极少，电导率均在10－8西门子/米以下。当外电场超过某极限值时，电介质被击穿而失去介电性能。电介质在电气工程上大量用作电气绝缘材料、电容器的介质及特殊电介质器件（如压电晶体）等。在电介质中的两个点电荷之电介质都有它自身的ε，不同物质的介电常数各不相同。请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！【介电常数】又称为“电容率”或“相对电容率”。在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容与其中为真空时电容的比值称为该物质的“介电常数”。介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变。电容器用的电介质要求具有较大的介电常数，以便减小电容器的体积和重量。【电场】存在于电荷周围，能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场叫做电场。在电荷周围总有电场存在；同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。如果电荷相对于观察者运动时，则除静电场外，同时还有磁场出现。除了电荷可以引起电场外，变化的磁场也可以引起电场，前者为静电场，后者叫做涡旋场或感应电场。变化的磁场引起电场。所以运动电荷或电流之间的作用要通过电磁场来传递。【电场强度】电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。电场强度矢量，常用来表示，电场中某一点的电场方向可用试探点电荷（正电荷）在该点所受电场力的方向来确定；电场强弱可由试探电荷所受的力F与试探点电荷带电量q的比值（F/q）来确定，也就是说某点电场的强弱等于单位电荷在该点所受力的大小。试探点电荷应该满足两个条件；（1）它的线度必须小到可以被看作点电荷，以便确定场中每点的性质；（2）它的电量要足够小，使得由于它的置入不引起原有电场的重新分布。电场强度的实用单位为伏特/米或牛顿/库仑。常用的单位还有伏特/厘米。由库仑定律和电场强度的定义可知，点电荷q在电场中某一点所受的电场力，等于该点电场强度E和电荷q的乘积，即=q。如果是正电荷，和同方向，如果是负电荷，和反方向。电场强度和电场力虽然有着密切的联系，但它们是两个不同的概念，电场强度完全由电场本身的性质所决定，而电场力是荷q，但的量值与q无关，因为电荷在电场中某一指定点所受的力是和电荷的电量q成正比。所以对指定点来说，与q的比值是不变量。【电动力学】研究电磁运动一般规律的科学。它以麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式为出发点，运用数学方法，结合有关物质结构的知识，建立完整的电磁理论，分别从宏观和微观的角度来阐明各种电磁现象。同量子理论结合又产生了量子电动力学。【电子的发现】19世纪末，电学兴起，这提供了破坏原子的方法。在低压气体下放电，原子被分为带电的两部分。1897年，美国的汤姆逊在研究该两部分电荷时，发现其一带负电（称为电子），而另一个较重要的部分则带正电。这一事实说明原子不再是不可分割的。1895年，德国的仑琴发现X光，接着贝克勒尔及居里夫妇相继发现放射性元素。放射性元素就是可放出“某些东西”的原子。这些东西后来被称为α、β请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！粒子，飞行很快。可穿透物质。这一穿透能力很快应用于探讨原子内部构造的工具，实验结果有时粒子毫无阻碍地通过，有时则又发生猛烈的碰撞。用汤姆逊的原子模型不能解释。1911年卢瑟福为了解释这一实验结果，提出一个新的原子模型。他证明：原子中带正电的部分必须集中于一个非常小而重的原子核里，而电子则如行星绕日般地围着原子核转动，原子核与电子间是有很大空隙的。用这一模型算出的数值，证实了实验结果。【场的迭加原理】如果一个电场由n个点电荷共同激发时，那么电场中任一点的总场强将等于n个点电荷在该点各自产生场强的矢量和即【电力线】电力线是描述电场分布情况的图像。它是由一系列假想的曲线构成。曲线上各点的切线方向和该点的电场方向一致，曲线的疏密程度，跟该处的电场强度成正比。电力线比较形象地表示出电场的强弱和方向。在静电场中电力线从正电荷开始而终止于负电荷，不形成闭合线也不中断。在涡旋电场中，电力线是没有起点和终点的闭合线。由于电场中的某一点只有一个电场方向，所以任何两条电力线不能相交。电力线上各点的电势（电位）沿电力线方向不断减小。【法拉第】（Faraday，Michel，1791～1867）法拉第是著名的英国物理学家和化学家。他发现了电磁感应现象，这在物理学上起了重要的作用。1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化，提出了法拉第电解定律。这一定律为发展电结构理论开辟了道路，也是应用电化学的基础。1845年9月13日法拉第发现，一束平面偏振光通过磁场时发生旋转，这种现象被称为“法拉第效应”。光既然与磁场发生相互作用，法拉第便认为光具有电磁性质。1852年他引进磁力线概念。他主张电磁作用依靠充满空间的力线传递，为麦克斯韦电磁理论开辟了道路，也是提出光的电磁波理论的先驱，他的很多成就都是很重要的、带根本性的理论。他制造了世界上第一台发电机。所有现代发电机都是根据法拉第的原理制作的。法拉第还发现电介质的作用，创立了介电常数的概念。后来电容的单位“法拉”就是用他的名字命名的。法拉第从小就热爱科学，立志献身于科学事业，终于成为了一个伟大的物理学家。【麦克斯韦】MaxwellJamesClerk英国物理学家（1831～1879）。阿伯丁的马里查尔学院和伦敦皇家学院、剑桥大学教授，并且是著名的卡文迪什实验室的奠基人。皇家学会会员。在汤姆逊的影响下进行电磁学的研究，提出了著名的麦克斯韦方程式，这是电磁学中场的最基本的理论。麦克斯韦从理论上计算出电磁波传播速度等于光速，他认为：光就是电磁波的一种形态。对于统计力学、气体分子运动论的建立也作出了贡献。引进了气体分子的速度分布律以及分子之间相互碰撞的平均自由程的概念。著有《论法拉第力线》、《论物理力线》、《电磁场运动论》、《论电和磁》、《气体运动论的证明》、《气体运动论》。还著有《热理论》、《物质与运动》等教科书。【超距作用】一些早期的经典物理学者认为对于不相接触的物体间发生相互作用，如两电荷之间的作用力以及物体之间的万有引力都是所谓的“超距作用力”。这种力与存在于两物体间的物质无关，而是以无限大速度在两物体间直接传递的。但是，电磁场的传播速度等于光速的这一事实说明电的作用力和电场的传播速度是有限的。因此“超距作用”论便自然被否定了。实际上，电磁场就是物质的一种形态，因此不需借助其他物质传递。【导体】在外电场作用下能很好地传导电流的物体叫做导体。导体之所以能导电，是由于它具有大量的可以自由移动的带电粒子（自由电子、离子等）。电导率在102请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！（欧姆·厘米）-1以上的固体（如金属），以及电解液等都是导体。金属和电解液分别依靠自由电子和正负离子起导电作用。【自由电荷】存在于物质内部，在外电场作用下能够自由运动的正负电荷。金属导体中的自由电荷是带负电的电子，因为金属原子中的外层电子与原子核的联系很弱，在其余原子的作用下会脱离原来的原子而在整块金属中自由运动，在没有外电场时这种运动是杂乱无章的，因此不会形成电流。在外电场作用下，电子能按一定方向流动而形成电流。电解液或气体中的离子也都是自由电荷。【束缚电荷】电介质中的分子在电结构方面的特征是原子核对电子有很大的束缚力，即使在外电场的作用下，这些电荷也只能在微观范围有所偏离。但它们一般不会彼此相互脱离。例如，电介质在外电场作用下从微观上看是分子发生电极化，微观电极化的宏观效果就是沿电场方向，在电介质的两端出现两种等量而异号的感应电荷。研究电介质的电性质时，应主要考虑束缚电荷的作用。【电量】物体所带电荷的多少叫做电量。在国际单位制中，电量的单位是库仑。静电系单位制的电量为静库。物体所带电荷的量值是不连续的。单个电子的电量是电量的最小单元，其值为1.6×10－19库仑，一切带电体所带电量的数值都必须是电子电量e的整数倍。【电离】原子是由带正电的原子核及其周围的带负电的电子所组成。由于原子核的正电荷数与电子的负电荷数相等，所以原子是中性的。原子最外层的电子称为价电子。所谓电离，就是原子受到外界的作用，如被加速的电子或离子与原子碰撞时使原子中的外层电子特别是价电子摆脱原子核的束缚而脱离，原子成为带一个（或几个）正电荷的离子，这就是正离子。如果在碰撞中原子得到了电子，则就成为负离子。【静电平衡】在静电感应过程中，随着导体两端的正负电荷的不断积累，所产生的附加电场不断增强，直至跟导体内的外电场完全抵消。这时导体中的总电场处处为零，自由电荷不受电场力的作用，不再移动，导体两端的电荷不再增加。此时导体达到静电平衡状态。静电平衡状态的导体有如下的性质：（1）导体内部场强处处为零。（2）导体是个等势体，导体表面是个等势面。（3）导体表面上任何一点的场强都垂直于该点的表面。（4）电荷只能分布在导体的表面上。导体内部不存在净电荷。【静电屏蔽】为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽。空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部的场强总等于零。因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感生电荷。如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感生电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。如果外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。例如电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！【电势能】与重力场一样，静电场是一个有势场。在静电场中所以能引入电势能的概念，是因为静电场具有势场的性质。所谓的势场，就是当点电荷q在任意静电场中运动时，电场力所做的功只取决于运动的始末位置而与路径无关。这种性质叫做有位性（有势性），具有这种性质的场叫做位场（势场）。在静电场中任意选取一个参考点，将正电荷q从该点移到静电场中的另一点P在此过程中，如果是外力反抗电场力作功，则所作的功等于q从参考点移到P点所增加的电势能。若从参考点到P点是电场力作正功则所作的功等于q所减少的电势能。假如电荷q在参考点的电势能为零，则将正电荷q由参考点反抗电场力使之移到P点所作的功就等于q在P点时所具有的电势能。通常把无穷远处定义为电势能的零点。实用上常把地球表面作为电势能的零点。在静电场中将电荷q放在由点电荷Q所激发的场中，如图3－1所示，设点电荷q从场中的P1点沿某一路径移到另一点P2，任取一元位移，设q在位移前后与Q的距离分别为r和r′。场力在这一元位移上所作的元功dA=Fdlcosa。其中a是与的夹角，由图可当电荷q在点电荷Q的场中运动时电场力所作的功只取决于运动电荷的始末位置，而与路径无关。任何电荷在静电场中的电势能的数值是由该电荷和电源电荷以及它们之间的相对位置所决定。电荷在匀强电场中移动时，场力所作的功可以从功的定义直接计算，即W=FScosθ=qFScosθ。也可以根据电势能的变化来计算，即W=ε始—ε终，对不均匀场，一般采用电势能的变化来计算比较方便。由于电势能等于电量q和电势Ｕ的乘积，所以电场力所作的功也可以写成为W=qＵ始-qＵ终=q（Ｕ始-Ｕ终）。 【电势】电势是描写电场的一个物理量，也称为“电位”。静电场中某点的电势等于单位正电荷在该点时所具有的势能。理论上常把“无穷远”请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！处作为电势零点，实用上则常取地球表面为电势零点。故某点的电势在数值上也等于单位正电荷从该点移到无穷远（或地面）时电场对它所作的功。这功与所经路径无关，所以场中各点的电势各有一定数值。例如由正电荷所激发的场中的单位正电荷，从场中的某点移到无穷远时，电场力作正功，则该点的电势为正。如果是负电荷所激发的场，场中某点的单位正电荷移到无穷远处，电场力所作的功为负，则该点的电势也为负。和电势能一样，电势的概念也是因为静电场具有“功和路程无关”的性质而引入的，但电势能和试探电荷的正负大小有关，而电势完全取决于电场本身，它的数值只和场源电荷的电性、电量大小及所考虑的点的位置有关，和试探电荷的数值及存在与否无关。因为对电场中指定点电势的单位就是由此公式规定的。正点电荷q0的电场中各点电势都是正物理量，但电势和电场作功相联系，场强和电场力相联系，所以前者是标量，后者是矢量。在计算场的迭加问题时，电势取标量和，场强用矢量和。在匀强电场中，电荷q沿电场方向移动距离d，电场力所作的功W=qEd，而电势能改变量为qＵab，a、b为电荷q的始点和终点。根据功能关系，二者应该相等，即qEd=qＵab，位距离的电势差（电压），方向指向电势降落的方向。对于非均匀场，向电势降落的方向。这一关系非常重要，因为在实践中一般能直接测量的是各个导体的电势，求得电势后就可利用求导数而计算场强。直接求解含有电场强度的矢量方程是比较困难的，而求解含有电势的标量方程，相对说来较为方便（理论物理中的泊松方程和拉普拉斯方程就是电势解场的实例）。【等势面】亦称为“等位面”请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！。在有势场中，势的数值相等的各点所联成的面。一般规定每隔一定数值的势画一等势面，场较强的地方等势面较密，较弱的地方较疏，因此等势面是描述场分布情况的一种直观图象。例如点电荷产生的静电场，等势面是以点电荷为中心的一组同心球面，且内密外疏。电荷沿同一等势面移动时，电场力不作功，所以等势面与电场方向永远是垂直的。静电场中的任何导体的表面都是等势面；又因其内部不存在电场，它同时也是一个等势体。静电场中的电力线处处和等势面相垂直，并指向电势降落的方向。【电势差】静电场中或直流电路中两点间电势的差值，也称为“电位差”或“电压”。数值上等于电场力使单位正电荷从一点移动到另一点时所作的功。在交流电路中，两点间的电势差在正负极大值之间作周期性变化，所以电势差只有瞬时值的意义，常用有效值表示，一般交流用下总是从电势高的地方走向电势低的地方。假定A点的电势为ＵA，B点的电势为ＵB，而ＵA＞ＵB，把正电荷q从A点移到B点，q的电势能减少量为qＵA-qＵB即W=q（ＵA-（ＵB）=qＵAB，ＵAB就是AB两点间的电势差（或电压）。【电子伏特】在研究原子、原子核、基本粒子等微小粒于时，往往用电子伏特作为能量单位。1电子伏特，就是带有单个电子电量的带电粒子，在电压为1伏特的两点间，在电场力作用下粒子所增加的能量。它是带电粒子加速器中的能量单位，用起来比较方便。比如说这台加速器是1亿电子伏的能量，就是说，他能把单位电荷的粒子加速而得到1亿电子伏的能量。国际通用的符号是eV。1电子伏特=1eV=1.6×10-19库仑×1伏=1.6×10-19焦耳。【匀强电场】在电场中，各个点的电场强度的大小和方向均相同的场叫匀强电场。在匀强电场中的等势面是垂直于电力线的一族互相平行的平面。在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。即场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势电势在电场方向上的变化是均匀的。 【电场强度与电势差】在匀强电场中，电场强度与电势差之间的关系为ＵAB=Ed，其中d是AB两点间沿电场方向的距离。如图3－2所示。对于非匀强电场，单位正电荷从P点移到参考点P0时电场力所作的功，叫做P点的电位（或电势），记作Ｕ。既然场力所做的功与场强有关。就应找到电势与场强的关系。点电荷q从P到P0点时场力所做的功请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！位移向量的标量积）。对场中任意两点电势之差（电压）与电场强度之位是点函数，电压不是点函数。应该养成“对一点谈电势，对两点谈电压”的习惯；（2）在许多情况下不但要关心两点电压的绝对值，而且要关心这两点的电势谁高谁低。一般以ＵAB表示ＵA-ＵB，（称为“A对B的电压”），于是从ＵAB的正负便表示了A、B电位的高低；（3）静电场力所作的功与路径无关，所以当电场确定时，两点的电压就完全确定，但电位却与参考点的位置有关。因此说到某点的电势时，一定要明确指出参考点。只要在同一问题中选定一个参考点，电势就有确定的表示的为电势与场强的微分关系。此式说明，（1）一点的场强与过该点的等位面垂直，而且指向电位减小的方向；（2）某点场强的大小等于该点电势沿等势面法向的变化率（沿法向的方向导数）。【电场中的带电粒子】在静电场中的带电粒子总是沿着电场方向或逆着电场方向受到电场力的作用。带正电荷的粒子所受的力是沿电场方向的，带负电荷的粒子所受的力则沿着电场的反方向。也就是说，带正电荷的粒子从电势高的地方向电势低的地方做加速运动。而带负电荷的粒子则从电势低的地方向电势高的地方做加速移动。例如带正电粒子从高电位开始运动到低电位。如果高电位与低电位之间的电势差为Ｕ，则在这段运动期间，电场力作功为W，则W=qＵ。到达低电势时质量为m电粒子所带的电量，以及运动始末的电势差值有关。对同样的电势差，请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！场或非匀强场均适用，因为电场力所作的功总是qＵ。如果我们在垂直于带电粒子前进的方向上加一个匀强电场，则运动的带电粒子将要发生偏转。【加速器】加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。利用这种装置可以产生各种能量的电子、质子、氘核、α粒子以及其它一些重离子。利用这些直接被加速的带电粒子与物质相作用，还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子，象γ粒子、中子及多种介子、超子、反粒子等。目前世界上的加速器大多是能量在100兆电子伏以下的低能加速器，其中除一小部分用于原子核和核工程研究方面外，大部分用于其他方面，象化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及工业照相、疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核爆炸等。近年来还利用加速器原理，制成各种类型的离子注入机。以供半导体工业的杂质掺杂而取代热扩散的老工艺。使半导体器件的成品率和各项性能指标大大提高。很多老工艺不能实现的新型器件不断问世，集成电路的集成度因此而大幅度提高。【密立根】Millikan，RobertAndrews（1868～1953年）美国物理学家。1910～1917年，应用带电油滴在电场和重力场中运动的方法，精确测定单个电子的荷电量，从而确定了电荷的不连续性这就是著名的密立根油滴实验。1916年曾验证爱因斯坦的光电效应公式，并测定普朗克常数。在宇宙射线方面也做了一些工作。【基本电荷】原子中的电子和原子核中的质子带有等量异种电荷。它们所带的电量都是e=1.602×10－19库仑，这一电量是不可分割的最小电量，称之为基本电荷，也是电量的基本单位，这是密立根通过他的油滴实验验证的结果。不同离子本身可以带有e，2e，3e，……的电量。【电容器】电路中用以积储电能的基本元件。实际上用得最多的是由两个导体组成的电容器，常见的电容器有平行板电容器以及圆柱电容器两种。在两个导体间由电介质相隔。所用的电介质有固体的、气体的（包括真空）和液体的。按型式分，电容器有固定的、可变的和半可变的三类。按极片间使用的介质分，则有空气电容器、真空电容器、纸介电容器、塑料薄膜电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。电容器电量与电压的比值只与电容器本身有关。【电容】表征导体由于带电而引起本身电势改变的物理量。一个导体的电势，非但与其本身的电荷有关，且与周围的介质和其他导体的电荷有关。当其他导体的电势都维持一定（例如接地）时，一个导体的电势正比于其本身的电量，这个导体的电容就以其电量与电势的比值来量度；电容器的电容以一个极板的电量与两极板间电势差的比值来量度。电容的大小取决于极板的形状、大小、相对位置以及极板间电介质的介请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！压升高，就要给它提供电量（充电），使电压升高一个单位所需的电量，在数值上等于它的电容。要注意，电容器和电容是两个不同的概念。前者是两个导体的组合。后者是描写该组合性质的物理量。对平行板电容平行板之间的距离，L为圆柱电容器的长度，R1和R2是圆柱和球的内外径。在电容器的两个导体之间充入电介质可以使电容增大。实用中常利用这个方法增大电容器的电容。充入均匀介质后，上述的三种形式的电容都要乘以一个大于1的常数ε（由电介质的性质决定），即电容增至ε倍。【电容器的串联】多个电容器串联时，流入电容器组的电量q全部进入第一个电容器的左边板（设A端接电池正极），其右边板因感应而带-q，于是第二个电容器在板带+q，右板带-q。见图3－3所示，故电容的倒数等于每个电容的倒数之和。 请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！【电容器的并联】如图3－4所示为两个电容器并联，其中Ｕ表示两端A与B之间的电压（绝对值），q表示充电时流入电容器的总电量。=C1+C2即并联总电容等于每个电容器电容之和。电容器并联时电容增大，串联时电容减小。实用中可根据需要而选用并联和串联。【电容器的击穿】串联时总电压分配于各电容器上，这时电容器的电容减小，却提高了耐压能力。耐压能力是指电容器忍受外加电压的能力。每个电容器的电压都有一个界限，超过此界限时，会产生过大的内部场强，从而使所充的绝缘材料（电介质）变为导体以致于损坏电容器，这种现象叫“电容的击穿”。【电流】带电粒子的运动叫做“电流”。例如金属中自由电子在电场作用下的定向运动，液体或气体中正负离子相互沿相反方向流动。在电流发生的同时，还会伴生出其他效应：电流的周围存在着磁场；电流通过电路时使电路发热；通过电解质时引起电解；通过稀薄气体时，在适当条件下导致发光等等。由于电流形成过程的不同，除传导电流外，还有对流电流和位移电流。所谓的对流电流是带电介质或介质中的带电部分不是由于电场作用而在空间运动时形成的电流。同一般电流一样，对流电流的周围也存在着磁场。例如当带电的平行板电容器绕垂直于板面的轴急速旋转时就出现磁场。由于带电体在原来没有电磁场的空间中匀速运动不须外力维持（如果不计空气阻力），所以对流电流不需要电势差来维持，它不引起热效应。致于位移电流被定义为电位移矢量随时间的变化率。麦克斯韦首先提出这种变化将产生磁场的假设，故称“位移电流”。实际上位移电流只表示电场的变化率，与传导电流不同，它不产生热效应、化学效应。继电磁感应现象发现之后，麦克斯韦的这一假设更深入一步揭露了电现象和磁现象之间的紧密联系。位移电流是建立麦克斯韦方程组的重要依据。在中学课本中主要讨论的是传导电流。在导体中存在持续电流的条件是保持导体两端的电势差（电压）。【电流强度】单位时间内通过导体某一横截面的电量为该截面处的电流强度。即通过导体某一横截面的电量q，跟通过这些电量所用的时请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！强度的单位是安培或简称安，通常用“A”表示。常用的单位还有毫安（即10-3A表示为mA）、微安（即10-6A表示为μA）。金属导体中的电流是自由电子在外电场作用下漂移运动的结果。真空中的电子流，是由灼热的金属或金属氧化物表面发射出来的电子，在真空中由外加电场加速作定向运动而形成电流。如阴极射线就是真空中的高速电子流。气体中的电流，是在稀薄气体中，两端电极上加有足够高的电压时，从阴极表面逸出电子必向阳极运动，在电子向阳极运动的过程中，由外加电压作用可获得较大的动能，这些电子与中性气体分子相碰，使其电离（碰撞电离），同时正离子还能向阴极运动，再次从阴极表面击出电子（二次电子发射）。所以碰撞电离和二次电子发射都使气体中出现离子和大量电子，它们在外电场作用下定向移动，形成气体中电流。当对电解质溶液的两极加上电压时，将使溶液中作热运动的正负离子迭加一个漂移运动而形成电流。注意，由于在溶液中有正负两种电荷沿相反方向运动，所以总电流应该是正离子电流和负离子电流的绝对值的和。【稳恒电流】在恒定电阻的电路中，加上电压恒定的电源，便产生大小和方向都不随时间改变的电流，称为“稳恒电流。”【电流密度】描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量。其大小等于单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量，以正电荷流动的方向为正方向。注意电流密度和电流强度都是描写电流的物理量。然而电流强度是一个标量，是描写导体中通过一个截面的电流量（不是点函数）；电流密度是一个矢量点函数，是描写导体中某一点的电流方向和通过该点垂直截面的电流强度。【欧姆定律】欧姆定律是研究在稳恒电流通过的电路中，电流、电压和电阻间的相互关系。这个关系可表示为两种形式：部分电路欧姆定律和全电路（闭合电路）的欧姆定律。当一段导体两端存在电压时，导体内部就出现电场，载流子就要在电场力的作用下发生定向运动，形成电流。关于电流与电压之间的定量关系，德国科学家欧姆通过大量的实R的数值取决于导体的材料，形状、长短、粗细及温度等。当这些因素不变时R为常数，只有当R为常数时才可以说I与Ｕ成正比。导体的R值越大流过它的电流I越小，可见R值反映导体对电流的阻碍程度，称为导体的电阻。在学习欧姆定律时应注意的是：（1）欧姆定律对金属导体及通常情况下的电解液都很好地成立，但对半导体二极管、真空二极管以及许多气体导电管等元件都不适用。（2）当导体内部含有电源时，路的欧姆定律。【电动势】请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！电源内部非静电力移送单位正电荷，将其从电源的负极移至正极所作的功，叫做电源的电动势。电动势的单位是伏特。电源提供电能必须通过非静电力对电荷做功的方式从其他形式能量转变而来。例如，在具有一定负载的直流电路中，若要维持电路中的电流恒定不变，就必须设法维持电路两端有恒定的电势差（电压）。这就必须有非静电力不断对电荷作功来实现。在外电路电流是由高电势的正极流向低电势的负极。则在电源内部必须由非静电力将负电荷移到负极上，并将正电荷送到正极上。才能达到维持电路两端的恒定电势差。【电阻定律】对于由一定材料制成的横截面积均匀的导体，在一定的温度下，它的电阻R和导体的长度l成正比，和横截面积S成反比。导体横截面积不均匀，或者电阻率ρ不均匀时，可将其沿长度l的垂直【电阻率】表征物质导电性能的物理量。也称“体积电阻率”。电阻率越小导电本领越强。用某种材料制成的长1厘米、横截面积为1平方厘米的导体电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。也有取长1米、截面积1平方毫米的导电体在一定温度下的电阻定义电阻率的。此两种定义法定义的电阻率在数值上相差4个数量级。如第一种定义，铜在20℃时的电阻率为1.7×10-6欧姆·厘米。而第二种定义电阻率为0.017欧姆·毫米2/米。电阻率的倒数称为电导率。电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρ0（1+αt）。式中t是摄氏温度，ρ0是0℃时的电阻率，α是电阻率温度系数。由于电阻率随温度的改变而改变，所以对某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如220伏、100瓦电灯的灯丝电阻，通电时是484欧姆，未通电时是40欧姆。另外要注意的是：电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电制中电导率的单位是西门子/米。【超导体】在温度和磁场都小于一定数值的条件下，许多导电材料的电阻和体内磁感应强度都突然变为零的性质。具有超导性的物体叫做“超导体”。1911年荷兰物理学家卡曼林-昂尼斯（1853～1926年）首先发现汞在4.173K以下失去电阻的现象，并初次称之为“超导性”。现已知道，许多金属（如铟、锡、铝、铅、钽、铌等）、合金（如铌—锆、铌—钛等）和化合物（如Nb3Sn、Nb3Al等）都是可具有超导性的材料。物体从正常态过渡到超导态是一种相变，发生相变时的温度称为此超导体的“转变温度”（或“临界温度”）。现有的材料仅在很低的温度环境下才具有超导性，其中以Nb3Ge薄膜的转变温度最高（23.2K）。1933年迈斯纳和奥森费耳德又共同发现金属处在超导态时其体内磁感应强度为零，即能把原来在其体内的磁场排挤出去；这个现象称之为迈斯纳效应。当磁场达到一定强度时，超导性就将破坏，这个磁场限值称为“临界磁场”请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！。目前所发现的超导体有两类。第一类只有一个临界磁场（约几百高斯）；第二类超导体有下临界磁场Hc1和上临界磁场Hc2。当外磁场达到Hc1时，第二类超导体内出现正常态和超导态相互混合的状态，只有当磁场增大到Hc2时，其体内的混合状态消失而转化为正常导体。现在已制备上临界磁场很高的超导材料（如Nb3Sn的Hc2达22特斯拉，Nb3Al0.75Ge0.25的Hc2达30特斯拉），用以制造产生强磁场的超导磁体。超导体的应用目前正逐步发展为先进技术，用在加速器、发电机、电缆、贮能器和交通运输设备直到计算机方面。1962年发现了超导隧道效应即约瑟夫逊效应，并已用于制造高精度的磁强计、电压标准、微波探测器等。近两年来，中国、美国、日本在提高超导材料的转变温度上都取得了很大的进展。1987年研制出YBaCuO体材料转变温度达到90～100K，零电阻温度达78K，也就是说过去必须在昂贵的液氦温度下才能获得超导性，而现在已能在廉价的液氮温度下获得。1988年又研制也CaSrBiCuO体和CaS-rTlCuO体，使转变温度提高到114～115K。近两三年来，超导方面的工作正在突飞猛进。【欧姆】Ohm，GeorgSimon（1787～1854年）德国物理学家。1787年生于欧蓝格，毕业于欧蓝格大学。1826年发现导体的电阻、电流与电动势之间的关系定律现称欧姆定律。此定律先未受重视，直到1833年欧姆在纽仑堡任物理学教授时才渐为人所知。1849年欧姆任慕尼黑大学物理学教授。后人为纪念其对电学贡献，以其名做为电阻的单位。【电功】电流通过电路时，电场力对电荷作的功叫做电功。在国际单位制中，电功的单位是焦耳。有时用千瓦·小时（即通常所说的“度”）。式子，只有当电路是纯电阻电路，并没有反电动势存在时才成立。如果电路负载中存在反电动势，要分清三种形式公式的适用范围以及它们的物理意义。当电路负载中有反电动势时，则W=IＵt为整个负载的总功，而W=I2Rt则仅表示负载所消耗热的那部分功。【电功率】每单位时间内电场力所作的功叫做电功率。在国际单位制中，电功率的单位是瓦特（常用的单位还有马力、千克力·米/秒）。电阻，没有反电动势存在时上列各式都成立。如果电路负载中存在反电动势，则要分清此三公式的适用范围及其物理意义。若电路负载中存在反电动势，则P=IＵ为整个负载的总功率，而P=I2R则仅表示负载所消耗热的那部分功率。例如，当电路中接有直流电机时，如果加在电机两端电压为Ｕ，正常工作时通过电流为I。则当电枢线圈转动时作切割磁力线运动而产生感生电动势，这一感生电动势和外加电压方向相反，因请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！（输入功率），I正ε反为克眼反电动势所消耗的功率，即转变为机械能，只有在纯电阻电路中，三个公式可以通用，而在有反电动势的电路中（含源电路）三者不能混淆。【焦耳定律】导体在通过电流时会有热量发出。英国物理学家焦耳通过实验总结出如下的规律：电流通过导体时放出的热量Q与电流I的平方、导体的电阻R以及通电时间t成正比，即Q=KI2Rt，这就是焦耳定律。电流通过导体时按这一规律所放出的热量叫做焦耳热。若分别以焦耳、安培、欧姆及秒等为国际制单位测量热量、电流、电阻及时间，实验测得K=1焦耳/欧姆·安培2·秒。故上式变为当n个导体串联时，由于通过所有导体的电流都相等，用前式来比较个别导体所放出的热量较为方便。当n个导体并联时，在各个导体上的电流各不相同，但它们两端的电压都相等，在这种情况下用后式较为方便。必须再次强调说明的是，当电路上有电流通过时，不但产生热的效应，而且还可以产生其他不同的效应。例如，在一般的电路中，除有纯电阻外还有电动机，电解槽等用电器，那么电能除部分转化为热（内能）外，还要转化为机械能、化学能等。因此，只有当电路为纯电阻，而且整个电路不能运行时，电流所做的功才全部变为热，否则W=ＵIt总要大于电流的纯电阻上产生的热量Q=I2Rt。 【串联电路】多个电阻按图3－5所示方式的联接叫做串联。串联电路的基本特征是只有一条支路，由此出发可以推出串联电路有如下五个特点：（1）流过每个电阻的电流相等。因为直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度。（2）总电压（串联电路两端的电压）等于分电压（每个电阻两端的电压）之和，即Ｕ=Ｕ1＋Ｕ2＋…+Ｕn。这可由电压的定义直接得出。（3）总电阻等于分电阻之和。把欧姆定律分别用于每个电阻可得Ｕ1=IR1，Ｕ2=IR2，…Ｕn=IRn代入Ｕ=Ｕ1+Ｕ2＋…＋Ｕn并注意到每个电阻上的电流相等，得Ｕ=I（R1＋R2＋…＋Rn）。此式说明，若用一个阻值为R=R1＋R2+…+Rn请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！的电阻元件代替原来n个电阻的串联电路，这个元件的电流将与原串联电路的电流相同。因此电阻R叫原串联电阻的等效电阻（或总电阻）。故总电阻等于分电阻之和。（4）各电阻分得的电压与其阻值成正比，因为Ｕi=IRi。（5）各电阻分得的功率与其阻值成正比，因为Pi=I2Ri。  【并联电路】多个电阻按图3－6所示方式的联接叫并联。由n个电阻并联而成的那部分电路有两个节点，n条支路。并联电路有如下五个主要特点：（1）每个电阻两端电压相等。因为每个电阻两端都是A点和B点。（2）总电流等于各分电流之和，即I=I1+I2+…+In。因为从节点A流入的电流一定等于从节点B流出的电流。（3）总电阻的倒数请下载！ 精品文档免费阅读免费分享如需请下载！满足上式的R叫做并联电路的等效电阻（或总电阻），可见总电阻的倒数等于分电阻的倒数和。对两个电阻并联的简单情况，总电阻可以写成多个电阻则可依此类推。图3－7所示是一个电阻R等效代替两个并联电阻的情况。（4）各电阻分得的电流与其阻值成反比。这一点可由Ii=上的几个特点，不难得出结论：（1）并联电阻必小于每个参与并联的电阻的阻值。（2）当两个并联电阻的阻值R1和R2悬殊时（R1<