642093071 发表于 2025-4-26 21:02:58

机械眼光看电磁

在1881年国际电学大会上正式决定增加个基本量:电流强度(I),并把它的单位命名为安培(A)。国际单位制中安培的定义也先后发生过几次改变。1908年在伦敦举行的国际电学大会上,定义1秒时间间隔内从硝酸银溶液中能电解出1.118毫克银的恒定电流为1安培。1948年,国际计量委员会给出安培的定义为:在真空中,截面积可忽略的两根相距1米的平行且无限长的圆直导线内,通以等量恒定电流,导线间相互作用力在1米长度上为2×10--7牛时,则每根导线中的电流为1安培。2018年11月16日,第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议,将1安培定义为“1s内(1/1.602176634)×1019个电荷(电荷的定义及计量见下文)移动所产生的电流强度”。此定义于2019年5月20日世界计量日起正式生效。

学者11 发表于 2025-4-26 21:15:33

你的内容与标题有什么关系?

642093071 发表于 2025-4-27 08:54:42

学机械的对力学GB3102.3比较熟悉。力学中基本量的名称是质量,符号是m,单位名称是千克。引力场中的质量和电场中的电荷受力上有相同之处。如果电学中把电荷作为基本量,对照理解更方便些。

wjmx2006 发表于 2025-4-27 15:51:25

好好学习,

wryp 发表于 2025-4-27 16:26:49

真的?
我上学时安培的定义就是每秒钟移动1库伦的电荷。
1库伦就是你说的1/1.602176634)×10^19个电子
至少上世纪6、7十年代就这样定义了。

642093071 发表于 2025-4-27 16:50:42

电场强度可以类比于重力加速度‌。在电场中,电场力对电荷的作用类似于重力场中重力对物体的作用,电荷量类比于物体的质量。因此,电场强度(E)可以类比于重力加速度(g)‌
1.具体来说,电场强度的定义式为 E=F/q ,其中F是电场力,q是电荷量;而在重力场中,重力加速度的定义式为
g=G/M,其中G是重力,M是质量。可以看出,电场强度和重力加速度在定义上具有相似性,都是描述力与某种“量”的比值‌。


642093071 发表于 2025-4-27 20:47:33

定义了电荷、电场强度后,第3个定义的是电动势、符号是E,定义为E=W/Q,其中W是移动电荷所做的功,Q为移动的电荷量。电动势单位名称为焦每库仑,符号J/C,等效单位伏(特),符号V.标准中电场强度和电动势量的符号都是用的E,要靠注释区分。外电路的电势可类比于重力场中的单位质量的势能gh,在电学中是单位电荷的能。

642093071 发表于 2025-4-29 14:22:29

第4个定义的是电流,符号是I.定义为I=dq/dt,q通过的电荷,t为时间。单位名称是库(仑)每秒,符号为C/S;等效名称为安(培),符号是A。类比下电流和重力场中的物流,如罐装速度千克每秒。

642093071 发表于 2025-4-29 14:50:12

以上认识了电荷C,知道了电荷会形成一种特殊物质电场,从电荷受力的角度描述描述电场强度E,E=F/C;从能量的角度描述电场有电动势E=W/q,学了电位差、电流后通过电荷q建立等式有W/E=I*S,即功率P=W/S=I*E,电流单位用安A,电压单位用伏V,得到的功率P单位为瓦w.接下来还要引入一些量的定义,进一步说明电荷怎样流动。

642093071 发表于 2025-5-8 08:36:23

本帖最后由 642093071 于 2025-5-8 08:37 编辑

在电位(电势)的定义中用了梯度概念。了解一下向量分析中的梯度、散度和旋度三个概念。一、梯度(Gradient)
定义:梯度表示一个标量场在某一点处的变化率和方向。它是一个向量,其方向指向标量场值增加最快的方向,其大小等于该方向上的最大变化率。
计算公式:对于标量场f(x,y,z),其梯度计算公式为:
∇f = (∂f/∂x)i + (∂f/∂y)j + (∂f/∂z)k
其中,i、j、k分别是x、y、z轴上的单位向量,∂f/∂x、∂f/∂y、∂f/∂z分别是f在x、y、z方向上的偏导数。
解释:梯度向量的方向代表标量场在该点上升最快的方向,其模长表示该方向上的最大变化率。例如,温度场的梯度指向温度上升最快的方向,且模长为温度变化速率。
二、散度(Divergence)
定义:散度度量了向量场在某一点周围的发散强度和方向(的正负)。它表示为一个标量,其正值表示场线从该点发散,负值表示场线汇聚到该点。
计算公式:对于向量场F=Pi+Qj+Rk,其散度计算公式为:
∇·F = ∂P/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z
其中,P、Q、R分别是向量场F在x、y、z方向上的分量,∂P/∂x、∂Q/∂y、∂R/∂z分别是这些分量在各自方向上的偏导数。
解释:散度通过计算各分量在其对应方向上的偏导数之和,判断该点是“源”还是“汇”。若散度为正,表示向量场从此点向外发散(如电场中的正电荷);若为负,则说明场在此处汇聚(如负电荷周围的电场)。

三、旋度(Curl)
定义:旋度刻画了向量场的旋转程度。它表示为一个向量,其方向垂直于旋转平面,模长表示旋转强度。
计算公式:对于向量场F=Pi+Qj+Rk,其旋度计算公式为:
∇×F = (∂R/∂y - ∂Q/∂z)i + (∂P/∂z - ∂R/∂x)j + (∂Q/∂x - ∂P/∂y)k
其中,各项偏导数之差构造了旋转向量的分量,满足右手定则方向。
从上面公式看偏导之后分母的幂增加了。如电势的定义:-gradV=E,E为电场强度,单位用伏特每米V/m时,电势的单位为福特V.
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