大学物理--开源
文章目录
- 常量表
- 接口
- 口水化的描述.java
- 脑筋急转弯.java
- 第16章
- 电荷.java
- 电场.java
- 第17章
- 电势能.java
- 等势面.java
- 电势.java
- 电容.java
- 电介质.java
- 第18章
- 电流.java
- 电功率.java
- 电阻.java
- 串并联电流.java
- 第19章
- 磁场.java
- 载流线圈力矩.java
- 电流激发的磁场.java
- 安培定理.java
总结的
大学物理的
部分知识点
(第16~19章)为代码，现在开源吧。
代码在sun JDK1.8上运行。为了方便,代码中大量使用中文。
常量表
常量表.java
public class 常量表 {
public static double 地球半径 =6.371*Math.pow(10,6);
public static double 万有引力常量 =6.67259*Math.pow(10,-11);
public static double 基本电荷量 =1.602*Math.pow(10,-19);
public static double 地球质量 =5.965*Math.pow(10,24);
public static double 重力加速度 =9.8;
public static double 静电常数 =9*Math.pow(10,9);
public static double 电子质量 =9.109*Math.pow(10,-31);
public static double 中子质量 =1.675*Math.pow(10,-27);
public static double 质子质量 =1.673*Math.pow(10,-27);
public static double epsilon0 = 8.85*Math.pow(10,-12);
public static double 物质的量 = 6.02214076*Math.pow(10,23);
public static double 真空磁导率 = 4*Math.PI*Math.pow(10,-7);
}
接口
口水化的描述.java
public interface 口水化的描述 {
void 描述();
}
脑筋急转弯.java
public interface 脑筋急转弯 {
void 判断();
}
第16章
电荷.java
public class 电荷 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("3种带电方式:1.摩擦起电2.接触电荷转移3.感应起电");
System.out.println("用毛皮摩擦橡胶棒->负电。用丝绸摩擦玻璃棒->正电。");
System.out.println("性质:电荷基本性质--同性相斥，异性相吸。");
System.out.println("电荷守恒定律:在一个孤立系统中,无论发生了怎样的物理过程,电荷不会创生,也不会消失,只能从一个物体转移到另一个物体上.\n");
System.out.println("上面的大白话就是:一个系统的净电荷是系统中所有粒子所带电荷的代数和，一个电中性物体净电荷为零。");
System.out.println("电量:q=ne(n是倍数；e是基本电荷量)");
System.out.println("极化:本来是电中性的物体，平衡被打破。正的都跑到一边，负的跑到一边。某一点显示极性");
System.out.println("概念区分:导体,电荷可以在里面移动(可以是正电荷也可以是负电荷)");
System.out.println("概念区分:绝缘体,电荷在里面很难移动，被束缚的很紧");
System.out.println("概念区分:导电离子在特定条件下显示出导体／绝缘体的性质.");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
电荷 电荷 = new 电荷();
电荷.描述();
}
}
电场.java
public class 电场 implements 口水化的描述,脑筋急转弯 {
public double 计算一个点电荷对该点的电场强度(double 场源电荷,double 该点电荷距离该点的距离的平方){
double 电场强度 = 常量表.静电常数 * 场源电荷 / 该点电荷距离该点的距离的平方;
return 电场强度;
}
@Override
public void 描述() {
System.out.println("符号:E");
System.out.println("公式:F=Eq");
System.out.println("单位:N/C");
System.out.println("静电平衡--电子不移动");
System.out.println("静电平衡的电荷分布:局限在尖端、凸起的地方。可以理解成点电荷为人群，在地面上人挤人的情况下，很难移动。只有到那些羊肠小道才可以行进。");
System.out.println("利用这个原理啊，(电荷在静电平衡状态下很容易集中在导体的尖端)，可以做避雷针--实际上是引雷到地面。");
System.out.println("还有静电除尘。是让尘极化，然后在利用尖端收集尘。");
System.out.println("物理模型:空腔不接地，屏蔽外界电场。空腔接地，屏蔽外界电场和内界电场。");
System.out.println("电通量:Φ=EScosθ.cosθ是因为两个向量点乘。--高中数学学过。");
System.out.println("高斯定理:很简单，就是Φ=EScosθ=q/ε.ε是高斯自己创造性引入的符号。是因为后面研究磁通量方便，--因为积分积出来是个球。");
System.out.println("ε和库伦中的k是有关联的。ε=1/4πk.ε是无量纲的量，纯粹是因为数学代换方便产生的符号。");
System.out.println("高斯定理给我们的启示是，做一个高斯面。你的电通量永远等于电荷量比上一个常数。");
System.out.println("高斯面上电场为0");
System.out.println("为什么电通量穿出为正?cosθ,穿出，和法线(法线规定是指向外的)的夹角<90度，因此为正");
System.out.println("模型:球形导体，在<=R的距离,E=0.>R的距离(r是做的那个高斯面的半径),(Φ=E*4πr^2=q/ε;E=q/4πr^2*ε)");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
电场 电场 = new 电场();
电场.描述();
}
}
特别简单，快速过一遍，做2道例题就OK。
第17章
电势能.java
public class 电势能 implements 口水化的描述,脑筋急转弯 {
@Override
public void 描述() {
System.out.println("势能：储存在场中的能量");
System.out.println("电势能：储存在电场中的能量");
System.out.println("符号:∆U,-∆U");
System.out.println("势能与做功的关系:∆U=-W(field)");
System.out.println("势能与做功的关系:W(MN)=-∆U=-(U(N)-U(M))=U(M)-U(N)");
System.out.println("功和能是相互转化的，做正功，是谁促使他做正功？那除了电势能能分给他一部分能量外，别无选择");
System.out.println("同理，电场力做负功。电场力怎么会减少了呢？是谁使他减少了呢？是不是他把他的能量转化给了电势能");
System.out.println("参考图片:电场力和电势能很形象的例子");
System.out.println("势能与做功的关系:电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。");
System.out.println("怎么求一个点的电势能:取无穷远处电势能为零，则:U(M)=U(M)-U(∞)=W(M∞),即电荷q0在电场中某一点的电势能在数值上等于将q0从该点移到无穷远处电场力所做的功。");
System.out.println("性质:电势能和物体的位置有关，与路径无关。");
System.out.println("性质:电势能的差值有物理意义，零电势的选取是任意的。电势能的值受零点的影响,但是电势能的差值不受影响。");
System.out.println("性质:对于两个物体，通常选择无限远处为U=0。");
System.out.println("性质:万有引力和电场力具有平方反比率，他们的势能具有相似的距离依赖关系");
System.out.println("图片:电势能和重力势能的关系.png");
System.out.println("为什么会有这个关系呢？两个物体，他们自然地收到电场力。自然要做功。无论他们同号/异号，他们都会自然地收到电场力的正功。因此，他们的电势能都会减小。");
System.out.println("就像重力势能和电势能，重力势能永远是你越远离，你才势能越大。我将势能比喻为在某个场中积累的能量。");
System.out.println("那么同性电荷呢，就像一根弹簧。你越靠近，他的电势能就越大");
System.out.println("~~~~~~描述");
}
public static void main(String[] args) {
电势能 电势能 = new 电势能();
电势能.描述();
电势能.现象_雷暴云();
电势能.判断();
System.out.println(4*常量表.静电常数*Math.pow(10,-6));
// double a = 常量表.静电常数*8*Math.pow(10,-9)*2*Math.pow(10,-9)/(0.04);
// double b = 常量表.静电常数*(-8*Math.pow(10,-9))*2*Math.pow(10,-9)/(0.16);
// System.out.println(a+b);
}
public void 现象_雷暴云(){
System.out.println("在雷雨中，电荷是通过一种由太阳引发的复杂机制被分离的。可以用一个简单的模型来表示雷暴云中的电荷：正电荷聚集在顶部，负电荷聚集在底部，就像一对点电荷。");
System.out.println("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~");
}
public void 计算两个点电荷之间的电势能(double 电荷1的电荷量,double 电荷2的电荷量,double 两个点电荷之间的距离){
double 电势能 = 电荷1的电荷量*电荷2的电荷量*常量表.静电常数/两个点电荷之间的距离;
System.out.println("两个点电荷之间的电势能为:"+电势能);
}
/*@param:参数 第1个电荷的电荷量，第2个电荷的电荷量，如果有第n个电荷的电荷量。
* 再依次输入1，2的距离，1，3的距离，2，3的距离，假设有3个。并依次类推。
* */
/*注意，该公式只是求一个系统的电势能。而不是求某一个电荷的电势能。
电势能是一个标量。要求a电在b,c,d点的电势能，只需求出b,c,d对a点产生的电势能即可。
* */下面
public void 计算多个点电荷之间的电势能(int 多少个点电荷,double... 参数){
int 循环次数=0;
for(int i=1;i<=多少个点电荷-1;i++){
循环次数 +=i;
}
//q1,q2,q3... r1,r2,r3... 假设有3个
double [] 电荷辅助数组 = new double[多少个点电荷];
double [] 距离辅助数组 = new double[循环次数];
System.arraycopy(参数,0,电荷辅助数组,0,多少个点电荷);
System.arraycopy(参数,多少个点电荷,距离辅助数组,0,参数.length-多少个点电荷);
double 总共的电势能 = 0;
int k = 0;
for(int i=1;i<=电荷辅助数组.length;++i){
for(int j=i+1;j<=电荷辅助数组.length;++j){
++k;
double 电势能 = 电荷辅助数组[i-1]*电荷辅助数组[j-1]*常量表.静电常数/距离辅助数组[k-1];
总共的电势能 += 电势能;
}
}
System.out.println(多少个点电荷+"的电势能总共为:"+总共的电势能);
}
@Override
public void 判断() {
System.out.println("在一个由点电荷产生的电场中，电势能和一个点的位置有关，但和一个点的电荷量无关");
System.out.println("分析:电势能和做功有关，做功就涉及到能量的转换。从能量的角度，一定和这个点电荷有关。");
System.out.println("而电场强度则是固有属性，就像质量。");
System.out.println("~~~~~~判断");
}
}
你用我的代码，可以在main中，参考我注释掉的代码来进行计算。因此，当做题时，你只要列出公式，数据全转为国际单位，直接交给代码就可以了。
我还写了几个函数，可以直接调用用使用于计算实验的物理量。这部分可以创新，我只是每加而已。每个函数上面都有详细的注释教给人怎么使用。
代码中为了表现力无可避免地加入了图片。目前将图片放到每一个代码的下面。
补充图片:
电场力和电势能很形象的例子
电势能和重力势能的关系.png
等势面.java
public class 等势面 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("等势面是什么?");
System.out.println("将电势相等的场点连接成为一个曲面。图片:什么是等势面");
System.out.println("相邻等势面电势差固定，∆Vab=∆Vbc=∆Vcd");
System.out.println("等势面的性质:电荷沿等势面移动，电场力不做功。W=-q∆V=0");
System.out.println("等势面的性质:电场强度和等势面处处垂直");
System.out.println("上面这条性质是针对性质1的。如果电场强度和等势面不垂直，那么势必就会有平行于等势面的分量。那么电荷在等势面移动时就必然会做功。那么性质1就不成立。");
System.out.println("等势面密集处电场强度量值大。稀疏处量值小。如图,点电荷的等势面。可以看到，越靠近点电荷的地方，等势面越密集，电场强度也大。由公式:V=kQ/r和E=kQ/r^2就可以看出。");
System.out.println("等势面的性质:电场线由电势高的地方指向电势低的地方。这点没错。因为，电场线指向的地方电势减小。");
System.out.println("物理模型:看图:电偶极子");
System.out.println("物理模型:看图:平行板电容器");
System.out.println("上面的那个模型:沿着电场的方向电势减小。又因为是匀强电场，因此电势是均匀减小。(上上图的那个模型的等势面不是三维的，因为点电荷是抽象的概念。而磁偶机子就不同了。它是三维的。)");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
等势面 等势面 = new 等势面();
等势面.描述();
}
}
什么是等势面.png
点电荷的等势面
电偶极子
平行板电容器
电势.java
public class 电势 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("单位电荷的电势能");
System.out.println("类比速率:单位时间移动的距离。那么肯定是一个比值形式的。也就是一个比值表示的一个物理量");
System.out.println("电势差:∆V=V(f)-V(i)=V(B)-V(A)");
System.out.println("电势能差:∆U(E)=q∆V");
System.out.println("性质:沿着电场线方向电势降低");
System.out.println("公式:V=U(E)/q 单位:V (J/C)|(N*m/C)");
System.out.println("电势的正负和什么有关:和电势零点有关");
System.out.println("公式:点电荷的电势:V=kQ/r，因为点电荷的电势能为:U=kQq/r,由电势的定义得");
System.out.println("公式:电势叠加:Vp = V1 + V2 + ... + Vn = sum(qi / 4πεri)" );
System.out.println("电势叠接原理:由N个点电荷在P点产生的电势等于各点电荷在P点单独产生的电势之和。");
System.out.println("模型:均匀带电球形电荷内，上，电场为0.外，电场=Q/4πεr^2.这个公式是根据高斯定理推得的。R为球的半径。");
System.out.println("模型:(场源电荷在球外)r>R,V=4πεr;r<=R,V=Q/4πεR");
System.out.println("模型:(场源电荷在球外)r>R,V=kQ/r;r<=R,V=kQ/R");
System.out.println("以无限远为电势零点。由于在球面外直到无穷远处场强的分布都和电荷集中在球心处的点电荷的场强分布一样，因此球面外任一点的电势与电量集中在球心的点电荷的电势分布相同。");
System.out.println("为了更直观的表示球形带电体的电势，索性用图来表示。请看，球形导体的电势");
System.out.println("~~~~描述");
}
public static void main(String[] args) {
电势 电势 = new 电势();
电势.描述();
电势.判断();
double 多个电荷在一点产生的电势差 = 电势.多个电荷在一点产生的电势差(8*Math.pow(10,-9),-8*Math.pow(10,-9),0.04,0.16);
}
@Override
public void 判断() {
System.out.println("通常情况下，无限远处U=0。那么，无限远处电势也为0吗?");
System.out.println("点电荷的电势和自己的电荷量有关?");
System.out.println("分析:根据公式:V=kQ/r,和自己的电荷量没有关系");
System.out.println("因为电场为0，所以电势为0；因为电势为0，所以电场为0");
System.out.println("分析:都不对。举个例子:");
System.out.println("看图，例子1");
System.out.println("条件是4个点电荷他们完全一样。");
System.out.println("首先，根据电场的公式:E=kQ/r^2,可以看出，E肯定是抵消了。所以他们中点出的电场为0");
System.out.println("再根据电势叠加原理，电势是4倍的1个点电荷对该点产生的电势的叠加");
System.out.println("所以前半句错了");
System.out.println("请看例子2，他的中点出的电势为0.根据电势计算公式:∅=kQ/r，因此中点电势为0.");
System.out.println("但是中点电场可不为0.根据电场叠加原理，中点处的电场方向应该指向负电荷，大小为2倍的kQ/r^2");
}
/*@param:初末能量差说的是能量的变化，到底是电荷转化为其他能量-->负
还是其他能量转化为电荷-->正
@param:电荷量说的是这个过程中，
转移的电荷大小，以及电荷是正点还是负电
* */
public double 电势差(double 初末能量差,double 电荷量){
System.out.println("电势差为:"+初末能量差/电荷量);
return 初末能量差/电荷量;
}
/*@param:电荷1的电荷量，电荷2的电荷量，电荷n的电荷量，
电荷1距p点的距离，电荷2距p点的距离，电荷n距p点的距离
* */
public double 多个电荷在一点产生的电势差(double... 参数){
int 多少个电荷 = 参数.length/2;
double 总电势差 = 0;
for(int i=0;i<多少个电荷;i++){
double 电势差 = 常量表.静电常数 * 参数[i]/参数[i+多少个电荷];
总电势差 += 电势差;
}
System.out.println(多少个电荷 + "的电势差为:" + 总电势差);
return 总电势差;
}
}
例子1
例子2
电容.java
public class 电容 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("电容，请看图:");
System.out.println("电容，用来存储电势能和电荷(它也存储电荷。从它的公式就可以看出)。它其实就相当于电池了。它存储电势能。电势能会使电荷做功，从而转化为电荷的动能。电荷因此具有了速度，形成了电流。");
System.out.println("电容，因为有悠久的历史，因此它的公式很多。");
System.out.println("公式1:C=q/∆V（F 法拉）,表示升高单位电势所需要的电荷量。");
System.out.println("公式2:(真空中孤立导体球的电容)：C=4πεR,孤立球体就相当于点电荷，它的电势为V=kQ/r,高斯化为:V=Q/4πεr,然后就推出来了");
System.out.println("公式3:(导体外部紧临的电场):E=4πkδ=δ/ε.");
System.out.println("推导公式3:看图.做一个圆柱型的高斯面。然后，侧面的法线和电场线垂直，E.S.cosӨ=0.只剩下两个底面。");
System.out.println("而两个底面中下面那个面直接在导体里面了，然后没有电荷移动，然后E=0,然后只要求上底面就可以了。");
System.out.println("公式:电通量=E.∆S=q/ε;所以，E=q/(ε.∆S);然后q/∆S='单位面积的电荷量'=δ(delta)=q/∆A.");
System.out.println("公式4:平行板电容器电容(看图).E=δ/ε,∆V=Ed=δ.d/ε=Q.d/ε.A,C=Q/∆V=ε.A/d");
System.out.println("从公式4可以看出，电容是物体的固有属性");
System.out.println("电容器的充电:请看图片，电容器存储电势能推导公式");
System.out.println("公式:W=Q^2/2C=C*(∆V^2)/2=(∆V*Q)/2,请看图片，电势能公式推导");
System.out.println("~~~描述");
}
@Override
public void 判断() {
System.out.println("电容的定义式:C=q/∆V。那么电容是否表示存储的电荷量呢？");
System.out.println("分析：有这个假象的原因是如果我们把一块南浮电池和一块平行板电容器串联，发现电容器两边带电荷。于是就认为这个电荷是电池给的。");
System.out.println("历史上的莱茵瓶就曾这样搞过。他们把莱茵瓶充电，形成电势差。再让好多个人拉着手和莱茵瓶串联。好多人都被电的飞起。");
System.out.println("这玩意儿能放电？因此我们就会自然想到莱茵瓶--我们说的电池，它存储者电荷。");
System.out.println("其实呢？给莱茵瓶充电的过程就是使莱茵瓶两边的电子移动，形成一边都是负电荷，一边都是正电荷。这样的话，就形成了电势差。");
System.out.println("历史上的莱茵瓶是电容。它既能充电也能放电。它和电池本身没有区别");
System.out.println("分析:通过查阅资料，我们来回答这一道题。电池，是化学能转化为电能。转化为电能后就和电容器一样了。");
System.out.println("这个转化的过程通常比电容器直接充放电要久。但电池能存储更高的能量密度。");
System.out.println("现在的研究就是怎么提高电池的充放电速度和增加电容所能存储的电荷量");
System.out.println("电容的并联:等效电容=各个电容相加");
System.out.println("电容的串联:等效电容=1/各个电容的倒数和");
System.out.println("并联总电容增大，耐压取决于耐压能力低的那个电容");
System.out.println("串联总电容减小，耐压增大");
}
public static void main(String[] args) {
电容 电容 = new 电容();
电容.描述();
电容.判断();
}
}
多种多样的电容
平行板电容器的电容
电容器存储电势能推导公式
电介质.java
public class 电介质 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("电容器内加入一些绝缘材料叫做电介质");
System.out.println("公式:电容器中间加入电介质，C=k(kappa--希腊字母)*ε.A/d=kε.A/d");
System.out.println("解释:kappa为相对介电常数，kappa=C/C(0)=E(0)/E=ε/ε(0)=其中，C(0)和E(0)都是未加入电介质时的值，也就是kappa量纲为1时的值");
System.out.println("介电强度:是恰好发生静电击穿，材料变成导体时所对应的电场强度。(绝缘体变成导体)");
System.out.println("相对介电常数决定了在给定电势差的情况下储存电荷的多少。标志着电介质对静电场的影响程度。是反应电容器性质的一个重要参数");
System.out.println("介电常数决定了电容器被击穿前所能承受的最大电势差的大小。∆V=Ed");
System.out.println("材料的相对介电常数是绝缘材料被极化的难易程度的量度。越大代表这种材料更容易被极化。");
System.out.println("请看图-电介质的极化。为什么是绝缘体--电容嘛，是导体就静电击穿了。");
System.out.println("极化是什么?就是两级分化。绝缘体内的电荷正的跑到电容器的负极板一边，负电荷同理。");
System.out.println("为什么相对介电常数越大，越容易被极化?因为相对介电常数越大(相对介电常数通常被认为是>1的数)，电容就越大，说明中间的绝缘体更绝缘。");
System.out.println("为了更绝缘，那就需要极化的更厉害，从而形成抵抗电场强度的电场，从而阻隔了电极板两边想要连到一块的愿望。");
System.out.println("极化现象的效应:电磁炉加热效应。心电图效应。特性：反射、穿透、吸收");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
电介质 电介质 = new 电介质();
电介质.描述();
}
}
电介质的极化
第18章
电流.java
public class 电流 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("公式:I=∆q/∆t,单位时间通过某个横截面的电荷量");
System.out.println("单位:c/s,mA");
System.out.println("恒定电流:电流的大小和方向不随时间而变化。这个性质还会产生磁场，它是那种特别的，很稳定的磁场。这么个玩意儿只产生在闭合回路中。");
System.out.println("请看图:电流1。电流只能反应通过一个面的流量，而不能反应整体。在图中这样粗细不均的导体中的电流就不是恒定的。\n为了精确化的描述这个问题，我们引入一个新的物理量--电流密度（垂直与电流方向的单位面积的电流）");
System.out.println("电流定义:大量带电粒子定向移动形成的。");
System.out.println("载流子：形成电流的带电粒子。如：自由电子、离子、空穴等。\n" +
"导体的载流子是电子。离子溶液中的载流子是正离子和负离子。\n" +
"在半导体材料中，既有正的载流子，也有负的载流子。负的载流子就是电子；正的载流子叫作空穴，相当于电荷为+e的粒子。电子和空穴沿相反方向做漂移运动，都对电流有贡献。");
System.out.println("电流的方向:物理学界规定，正电荷运动的方向就是电流的方向。");
System.out.println("一个关于电流的有效应用是霓虹灯。霓虹灯玻璃管中的氖气被两个电极间的大电势差电离，电子和离子间的碰撞产生了霓虹灯的特征红光。\n荧光灯中，碰撞产生了紫外辐射，在玻璃容器内壁的涂层能吸收这些紫外辐射并发射出可见光。");
System.out.println("请看图，霓虹灯示例");
System.out.println("从判断题2的意义上来说，电流也可以是一种标量。如果确定了正电荷移动的方向，那么负电荷的反方向就是电流的方向，无论什么情况。");
System.out.println("电源和电池的作用:从电流的角度来看:图片:电源和电池的作用.");
System.out.println("电池放电，导线上的自由电子不断的移动到电池的正极。为了让电势差不变，化学能转化过来的能量不断的又重新把电子从正极搬运到负极。");
System.out.println("电池的电动势(emf):理想电池两端的电势差。把单位正电荷从电池的负极搬动到电池的正极所做的功就是电池的电动势。");
System.out.println("电动势是标量。规定，从电源负极到正极的方向为电池电动势的方向。(和电流一样，都是正离子移动的方向。--其实就是逆着电场的方向。--提供一个和电场内部对抗的力)");
System.out.println("电动势其实就是电势差。");
System.out.println("电源:任何能把正电荷从低电势移动到高电势的装置。所有电源都是能量装化装置，他们能把其他形式的能量转化为电能。");
System.out.println("关于电流有一个很形象的例子，请看图:电流2.该图中，人将正电荷从低电势搬运到高电势。");
System.out.println("金属中电流的微观图像:自由电子模型。");
System.out.println("单位体积内传导电子的数量：n，在体积A vD Δt内的电子数为N = nA vD Δt,电量为： ΔQ=Ne= neA vD Δt,因此，导线中电流的大小为：I=ΔQ/Δt=neAV(D),该公式可推广到任意载流子的体系中。");
System.out.println("在半导体中，有正的载流子（空穴），和负的载流子（电子），对电流都有贡献。电流可表示为：I=n(+)eAV(+)+n(-)eAV(-)");
System.out.println("电子和空穴沿相反方向做漂移运动，都对电流有贡献。");
System.out.println("~~~~~~~~~~~~~~");
}
@Override
public void 判断() {
System.out.println("格雷厄姆汽车的蓄电池没电了，汽车无法启动，他决定用8个1.5V的干电池串联成12V的电池组，代替汽车的电瓶，这个计划能不能实现呢？");
System.out.println("分析：要分析这个问题不是很难。首先，我们已经有直观的印象，那就是电流就是电荷的定向移动。电池什么的就类似与电容。");
System.out.println("电容上的正极不断地吸引电子抵消它的场强，那么电池能够顶多久呢？而且更不用说电池放电还需要自己的化学能转化为电能。");
System.out.println("这就好比你在Windows上开了个虚拟机，然后在那个虚拟机上用eclipse。");
System.out.println("既然Ne都被电离成为电流了。那么水呢？水里面可是直接有大量的离子的啊。水不是轻轻一拆，就被电离了么？");
System.out.println("这样的化，水中有电流么？");
System.out.println("分析:电流大小是q/t。方向是正电荷移动的方向。水流向一个地方跑，那么电流就被抵消了。");
System.out.println("这样就抵消了。因此水不带电。");
}
public static void main(String[] args) {
电流 电流 = new 电流();
电流.描述();
电流.判断();
double e = 常量表.基本电荷量;
double q = 1.65 * Math.pow(10,21);
double v = 12;
double an = q*v /2;
System.out.println(an);
}
}
电流1
霓虹灯示例
电源和电池的作用
电流2
电功率.java
public class 电功率 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("公式:P=∆VI=I^2R=u^2/R");
System.out.println("单位:J(焦耳) | V*A | whatever");
System.out.println("电池的功率:P = (E(emf)*I) - (I^2*R)");
System.out.println("电压表和电流表。");
System.out.println("希望理想中的电压表电阻越大越好。电流表电阻越小越好。");
System.out.println("所以电压表的扩展一般都会内部再接串联一个分压电阻。");
System.out.println("所以电流表的扩展一般都会内部再并联一个分流电阻。");
System.out.println("这个越小越好并不是说要小到没有。dwm(dynamic window manager--suckless)也是很小。但它需要存在，否则我怎么用桌面?");
System.out.println("就像数学中的无穷小，但那个数我知道有就可以了。但它并不等于没有。这样事情就简单了许多。");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
电功率 电功率 = new 电功率();
电功率.描述();
}
}
电阻.java
public class 电阻 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("欧姆定理不是物理学的普适规律。");
System.out.println("为什么？因为对于欧姆定律来说，无论外界环境如何变化，电阻总是恒定的。");
System.out.println("然而实际上是这样么？不，我们熟悉的半导体就是一个典型的电阻随温度变化而变化的物质。");
System.out.println("定义:R=∆V/I" );
System.out.println("定义(电阻率):R=ρl/a");
System.out.println("首先要对电阻有一个感性的认识。导体在导电时，其内部的质子会震动，而电子则流窜于他们之间。");
System.out.println("正是他们的这样一种震动，导致了一种阻碍的作用。");
System.out.println("水的电阻率:水的电阻率主要取决了水中离子的浓度。纯水是一种绝缘体。");
System.out.println("水也是一种很好的溶剂，即使你放一点矿物质，也会大大降低水的电阻率。");
System.out.println("请看图:SOI。通过在半导体中固定区域添加杂质，使有些地区变为导体、绝缘体、晶体管。");
System.out.println("影响金属电阻率的因素：1.导体中载流子的多少。2.载流子和导体分子碰撞的概率。对温度变化非常敏感");
System.out.println("ρ=ρ0（1+α*∆T）,其中，ρ0是初始电阻率，∆T=T-T0");
System.out.println("电阻率不取决于材料的大小或形状，但它确实取决于温度。温度越高，内能越大；离子振动幅度越大。作为一个结果，电子与离子碰撞更频繁。\n两次碰撞之间加速的时间越短，它们获得的漂移速度就越小；因此，对于给定的电场，电流就越小。因此，随着金属温度的升高，其电阻率增加。");
System.out.println("应用:电阻温度记。利用材料的电阻率，随温度变化而制定的温度计。");
System.out.println("应用:水.纯水的α在室温下为负数.");
System.out.println("应用:半导体");
System.out.println("电池的内阻：r表示");
System.out.println("定义:路端电压--电池(不是电容器)两端的电势差。--V = E(emf(电池的电动势)) - Ir");
System.out.println("应用:超导体，低温下，电阻率为0.");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
电阻 电阻 = new 电阻();
电阻.描述();
}
}
SOI
串并联电流.java
public class 串并联电路 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("定义:流入一个节点的所有支路的电流之和等于流出这个节点的所有支路的电流之和。");
System.out.println("电势升高的地方为正，电势降低的地方为负。");
System.out.println("请看图:串并联。如果选择A点。");
System.out.println("顺时针走一圈，那么 -IR1 + (-IR2) + E = 0");
System.out.println("逆时针走一圈,那么 -E + IR2 + IR1 = 0");
System.out.println("注意顺序。");
for (int i = 0;i<100;i++)
System.out.print("~");
System.out.println();
System.out.println("串并联电路的规律：");
System.out.println("电量Q:串联两个电阻分得同样的电荷量。并联两个电阻的电量和是总电荷量。");
System.out.println("电容C:串联 1/c = 1/c1 + 1/c2 + ... + 1/cn。并联: c = c1 + c2 + c3 + c4 + ... + cn");
System.out.println("电阻R:串联 R = R1 + R2 + ... + Rn。并联:1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn");
System.out.println("电流:串联 各点电流相等。并联:各个并的电流之和等于总电流。");
System.out.println("电压:串联 各点电压不同。 并联，各并电压相同。");
for (int i = 0;i<100;i++)
System.out.print("~");
System.out.println();
System.out.println("更多电池和电动势的区别:");
System.out.println("同：都可以产生电流。虽然电容器貌似不能靠传递电子来产生电流。但别忘了它两端还有电势差。可以产生瞬时电流。");
System.out.println("异:电动势是电池才有的概念。电动势对应的公式E(emf)=q∆V.而电容器存储的电势能有个公式则为:W=∆U=(∆V*Q)/2");
System.out.println("关于上面这条可以参考我的另一篇博客:https://blog.csdn.net/u010563350/article/details/106869076");
System.out.println("异：电池有内阻。因此只有路端电压才是实际能提供的电压。且放电速度慢。内阻还会随着化学能的转化而增大。");
System.out.println("反观电容器，放电完全是靠自由电子定向移动。因此放电速度块。两端产生的电势差也极大。");
System.out.println("两个电池并联并不会增大电压，而是会减小内阻。因为电阻并联会减小。");
System.out.println("两个电池头对尾串联会增大电压。");
System.out.println("禁止两个电池头对头串联。");
System.out.println("禁止两个不同电势差的电池并联。");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
串并联电路 串并联电路 = new 串并联电路();
串并联电路.描述();
}
}
串并联
第19章
磁场.java
public class 磁场 implements 口水化的描述,脑筋急转弯 {
@Override
public void 描述() {
System.out.println("请看图:磁性物质");
System.out.println("规律:N、S极。相互作用,同性相斥，异性相吸。没有磁单极。--没有磁单极是针对点电荷说的。");
System.out.println("磁偶极子:条形磁铁。请看图，条形磁铁.");
System.out.println("磁感线是从N极传出流向S极然后再在内部回到N极。对比电偶极子，磁偶极子是封闭回路的。电偶极子是颇具极性的。");
System.out.println("请看图:地球的磁极。");
System.out.println("地球的磁极说明了什么事情呢？地理北极恰好是地磁的南极。请看，指南针");
System.out.println("电与磁");
System.out.println("电流与电流同向相吸，异向相斥。");
System.out.println("通电螺线管和条形磁铁等效。");
System.out.println("磁场强度的单位T(特斯拉)--特斯拉是国际单位 | Gs(高斯) | N/(C*m/s)");
System.out.println("洛仑兹力的前言:安培的'分子电流假说'主要告诉了，电流才可以形成磁场。也就是电子要有速度，要运动。");
System.out.println("洛仑兹力的来历:一位叫做洛仑兹的人进一步完善了这个理论，并且给出了计算磁场力的公式。从而给物理实验带来了很大的便利。磁场力也被成为洛仑兹力。回想电场力也被成为库伦力。");
System.out.println("洛仑兹力的方向(右手螺旋定则):拿起右手，将手指伸直成掌状。四个指头指向速度的方向，手心慢慢旋转到磁感线方向(旋转的结果就是磁感线穿入手背)，如果此时这个电荷是正电荷，那么大拇指的方向就是它受力的方向。负电荷的话，和正电荷受力方向反向即可。");
System.out.println("为了彻底搞透磁场方向，来做3个题:看图，磁场方向题1,求那个红色箭头的磁场力方向");
System.out.println("分析1:右手四指指向速度的方向，手心慢慢转向磁场的方向，因为是正电，大拇指就是力的方向。[Χ]");
System.out.println("看图，磁场方向题2,已知所受磁场力的方向和磁场方向，求电子的速度大概方向。");
System.out.println("分析2:将力反向就是负电荷的受力方向，然后手心转向磁场方向，可以大致推测出电子速度方向是西北方向。但是也有可能是西北和西南，这得计算。");
System.out.println("看图，磁场方向题3,求1，3的方向(粒子带负电）.");
System.out.println("分析3:`1`因为速度方向和磁场平行因此磁场力为0。`3`--[Χ]");
System.out.println("洛仑兹力的公式:F=|q|vB*sinө");
System.out.println("洛仑兹力公式的重要例子:如果速度和磁场方向平行，那么F=0。要想F最大，那么需要速度和磁场方向垂直。");
System.out.println("磁场方向的表示:[Χ--垂直纸面射入][●--垂直纸面传出]{叉进点出}");
System.out.println("请看图:求解洛仑兹力的步骤.png");
System.out.println("匀速圆周运动~~~");
System.out.println("磁场中的带电离子坐着匀速圆周运动。");
System.out.println("|q|vb=ma=mv^2/R; a=|q|vb/m; R=mv/qb; T=2πR/v=2πR/(Rqb/m)=2πm/qb; f=1/T=qb/2πm");
System.out.println("关于T，R,都是需要背会的，因为用的真的很多。");
System.out.println("质谱仪:遥想洛仑兹，正是他，才有了这个发明。");
System.out.println("请看图:质谱仪");
System.out.println("这个设备很简单。利用电池加速，使粒子得到速度。进入磁场，受到洛仑兹力做圆周运动，打到板上。");
System.out.println("打不到的就不是我想要的粒子。然后测量半径，计算洛仑兹力。关键是这一切都可以输入计算机让其自动完成。");
System.out.println("主要测量的是粒子的质量。");
System.out.println("请看图:速度选择器");
System.out.println("这个图更加精妙。通过让质子的质量和洛仑兹力相等，淘汰一些杂质粒子。然后再通过偏转的半径不同（为什么半径会不同?--同位素）来测定比荷(电荷和质量比)");
System.out.println("比荷是粒子的基本性质");
System.out.println("回旋加速器,请看图。");
System.out.println("回旋加速器是怎样的一种设备呢？它靠中间有一段空间提供电场，进行加速。T=2πm/qB。因此粒子出去的时间是不会改变的。因此粒子就不断的加速。每次加速，根据公式R=mv/qB。半径都会扩大。不管扩大到多大，反正最后会加速飞出来。");
System.out.println("回旋加速器的应用:医学中用来生产一些衰变期短的核素同位素。");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
磁场 磁场 = new 磁场();
磁场.描述();
}
}
磁性物质
条形磁铁
地球的磁极
指南针
磁场方向题1
磁场方向题2
磁场方向题3
求解洛仑兹力的步骤
质谱仪
速度选择器
回旋加速器
载流线圈力矩.java
public class 载流线圈力矩 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("公式:F=BILsinθ");
System.out.println("力矩的来历。物理公式很有趣，很多的符号来源与你觉得这个变量有用，实验证实了它有用。我们想到杠杆时自然会想到杠杆越长用的力越大越容易撬动杠杆。");
System.out.println("力矩就是这么来的。请看图--载流线圈");
System.out.println("将载流线圈分析,2受到的力距是BIa(b/2)*sinθ。--1,3根本就没有受力。");
System.out.println("伸出右手，弯曲，手指指向线圈电流的方向，大拇指指向的就是法线地方方向。这个方向和磁场的夹角，就是θ");
System.out.println("存在这种情况，线圈和磁场平行，此时，夹角为90／270，力矩最大.");
System.out.println("同理，当线圈和磁场垂直，力矩为0");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
载流线圈力矩 载流线圈力矩 = new 载流线圈力矩();
载流线圈力矩.描述();
}
}
载流线圈
电流激发的磁场.java
public class 电流激发的磁场 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("电荷激发电场、磁场总结:");
System.out.println("运动的电荷受到磁力并激发磁场。");
System.out.println("静止的电荷不受磁力，且不激发磁场");
System.out.println("电荷受到电场力并激发电场，无论运动与否。");
System.out.println("长直导线的磁场:方向:拇指指向电流方向，四指就指向了磁场方向");
System.out.println("激发的磁场大小:B=μ0 I/2πr.μ0是真空磁导率。");
System.out.println("请看图:同向电流为什么相吸.左边对右边产生了个磁场指入页面的磁场。右边对左边产生了一个指出页面的磁场。从罗沦兹力的角度分析就相互吸引了。");
System.out.println("圆环的磁场。B=Nμ0 I/2r,N是线圈的匝数");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
电流激发的磁场 电流激发的磁场 = new 电流激发的磁场();
电流激发的磁场.描述();
}
}
同向电流为什么相吸
安培定理.java
public class 安培定理 implements 口水化的描述,脑筋急转弯{
@Override
public void 描述() {
System.out.println("通过磁场中某一面的磁感线条数");
System.out.println("请看图：磁通量夹角");
System.out.println("θ是面的法线和磁感线的夹角");
System.out.println("Φ=BScosθ");
System.out.println("磁通量单位:Wb(韦伯)");
System.out.println("请看图：恒定磁场的高斯定理");
System.out.println("由于磁场是无源场，因此穿入和穿出的磁感线必然存在，不存在穿入1个点就不出来了这种情况。");
System.out.println("安培环路定理:在真空中，磁感应强度B沿任何闭合曲线L的线积分，等于闭合曲线L所包围并穿过的电流的代数和的：Bl = μ。I");
System.out.println("公式:Bl = μ。I,请看图：安培环路定理");
System.out.println("方向：只要是和右手螺旋一样的为正，反之为负");
}
@Override
public void 判断() {
}
public static void main(String[] args) {
安培定理 安培定理 = new 安培定理();
安培定理.描述();
}
}
磁通量夹角
恒定磁场的高斯定理
安培环路定理
