1.1 引言

1.1 引言

在本章中，我们将回顾用于研究电机问题的模型，包括构成电路的元件及其相关量。电气或电子工程专业的学生通常为了全面理解电磁现象，会分别学习静电学、动电学、静磁学和电磁学。若要深入理解这些概念，请参阅完整的电磁学基础课程。

警告 电学 VS 电气工程。

清楚地区分电学内容与电气工程内容是一项挑战。这是因为要应用支配这些现象的定律，就必须先理解电学现象。电学领域涉及对这些现象的认知，旨在理解我们周围的世界。电学使用定义这些现象的方程进行建模。特别是，它重点介绍了用于建立电磁现象模型的麦克斯韦方程组。相反，电气工程侧重于将这些方程应用于实际应用中。电学领域涵盖了由电荷及其相互作用所产生的现象的研究。尽管如此，为了理解电气工程所依赖的基础，本书回顾了描述我们日常接触的常见电机中发生的相互作用的重要概念和方程。

定义 （静电学与动电学） 静电学是电气工程的一个分支，研究静止的带电粒子。它也涵盖了对不随时间变化的电场的研究。相比之下，动电学是物理学的一个分支，研究带电粒子的运动。

定义 （电场力） 它是“自然界的基本力”之一，存在于带有不等量电荷的物体之间。带异号电荷的物体相互吸引，带同号电荷的物体相互排斥。电荷和磁单极子激发场 E 和 B（图 1.1），这些场可以是静电场和静磁场，也可以是电磁场。

图 1.1 由电荷和磁单极子产生的场。来源于维基共享资源，免费使用许可 [1]

定义 （库仑定律） 库仑定律指出，两个电荷之间的吸引或排斥静电力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比（公式 1.1）。当电荷静止时，它会在其所在的空间区域内对其他电荷产生电力。

F=kq1·q2r2 (1.1)

式中比例常数 k 通常称为库仑常数，其值取决于介质。同极性电荷之间静电场的矢量形式表现为排斥（图 1.2）。

k=9·109N·m2·C-2

qA​ 和 $q_B$ 之间的相互作用，箭头表示力和距离。力 ${\vec{F}}_{AB}$ 作用于 $q_B$（由 $q_A$ 引起），力 ${\vec{F}}_{BA}$ 作用于 $q_A$（由 $q_B$ 引起）。电荷之间的距离用 ${\vec{r}}_{AB}$ 表示。">

图 1.2 两个电荷之间的排斥静电力。来源：作者自制