大學物理--開源

總結的大學物理的部分知識點(第16~19章)爲代碼，現在開源吧。

代碼在sun JDK1.8上運行。爲了方便,代碼中大量使用中文。

常量表

常量表.java

public class 常量表 {

    public static double 地球半徑 =6.371*Math.pow(10,6);
    public static double 萬有引力常量 =6.67259*Math.pow(10,-11);
    public static double 基本電荷量 =1.602*Math.pow(10,-19);
    public static double 地球質量 =5.965*Math.pow(10,24);
    public static double 重力加速度 =9.8;
    public static double 靜電常數 =9*Math.pow(10,9);
    public static double 電子質量 =9.109*Math.pow(10,-31);
    public static double 中子質量 =1.675*Math.pow(10,-27);
    public static double 質子質量 =1.673*Math.pow(10,-27);
    public static double epsilon0 = 8.85*Math.pow(10,-12);
    public static double 物質的量 = 6.02214076*Math.pow(10,23);
    public static double 真空磁導率 = 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();


}

腦筋急轉彎.java

public interface 腦筋急轉彎 {
    void 判斷();
}

第16章

電荷.java

public class 電荷 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{

    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("3種帶電方式:1.摩擦起電2.接觸電荷轉移3.感應起電");
        System.out.println("用毛皮摩擦橡膠棒->負電。用絲綢摩擦玻璃棒->正電。");
        System.out.println("性質:電荷基本性質--同性相斥，異性相吸。");
        System.out.println("電荷守恆定律:在一個孤立系統中,無論發生了怎樣的物理過程,電荷不會創生,也不會消失,只能從一個物體轉移到另一個物體上.\n");
        System.out.println("上面的大白話就是:一個系統的淨電荷是系統中所有粒子所帶電荷的代數和，一個電中性物體淨電荷爲零。");
        System.out.println("電量:q=ne(n是倍數；e是基本電荷量)");
        System.out.println("極化:本來是電中性的物體，平衡被打破。正的都跑到一邊，負的跑到一邊。某一點顯示極性");
        System.out.println("概念區分:導體,電荷可以在裏面移動(可以是正電荷也可以是負電荷)");
        System.out.println("概念區分:絕緣體,電荷在裏面很難移動，被束縛的很緊");
        System.out.println("概念區分:導電離子在特定條件下顯示出導體／絕緣體的性質.");

    }

    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {

        電荷 電荷 = new 電荷();
        電荷.描述();

    }
}

電場.java

public class 電場 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎 {

    public double 計算一個點電荷對該點的電場強度(double 場源電荷,double 該點電荷距離該點的距離的平方){
        double 電場強度 = 常量表.靜電常數 * 場源電荷 / 該點電荷距離該點的距離的平方;
        return 電場強度;
    }

    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("符號:E");
        System.out.println("公式:F=Eq");
        System.out.println("單位:N/C");
        System.out.println("靜電平衡--電子不移動");
        System.out.println("靜電平衡的電荷分佈:侷限在尖端、凸起的地方。可以理解成點電荷爲人羣，在地面上人擠人的情況下，很難移動。只有到那些羊腸小道纔可以行進。");
        System.out.println("利用這個原理啊，(電荷在靜電平衡狀態下很容易集中在導體的尖端)，可以做避雷針--實際上是引雷到地面。");
        System.out.println("還有靜電除塵。是讓塵極化，然後在利用尖端收集塵。");
        System.out.println("物理模型:空腔不接地，屏蔽外界電場。空腔接地，屏蔽外界電場和內界電場。");
        System.out.println("電通量:Φ=EScosθ.cosθ是因爲兩個向量點乘。--高中數學學過。");
        System.out.println("高斯定理:很簡單，就是Φ=EScosθ=q/ε.ε是高斯自己創造性引入的符號。是因爲後面研究磁通量方便，--因爲積分積出來是個球。");
        System.out.println("ε和庫倫中的k是有關聯的。ε=1/4πk.ε是無量綱的量，純粹是因爲數學代換方便產生的符號。");
        System.out.println("高斯定理給我們的啓示是，做一個高斯面。你的電通量永遠等於電荷量比上一個常數。");
        System.out.println("高斯面上電場爲0");
        System.out.println("爲什麼電通量穿出爲正?cosθ,穿出，和法線(法線規定是指向外的)的夾角<90度，因此爲正");
        System.out.println("模型:球形導體，在<=R的距離,E=0.>R的距離(r是做的那個高斯面的半徑),(Φ=E*4πr^2=q/ε;E=q/4πr^2*ε)");

    }

    @Override
    public void 判斷() {

    }

    public static void main(String[] args) {
        電場 電場 = new 電場();
        電場.描述();
    }
}

特別簡單，快速過一遍，做2道例題就OK。

第17章

電勢能.java

public class 電勢能 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎 {
    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("勢能：儲存在場中的能量");
        System.out.println("電勢能：儲存在電場中的能量");
        System.out.println("符號:∆U,-∆U");
        System.out.println("勢能與做功的關係:∆U=-W(field)");
        System.out.println("勢能與做功的關係:W(MN)=-∆U=-(U(N)-U(M))=U(M)-U(N)");
        System.out.println("功和能是相互轉化的，做正功，是誰促使他做正功？那除了電勢能能分給他一部分能量外，別無選擇");
        System.out.println("同理，電場力做負功。電場力怎麼會減少了呢？是誰使他減少了呢？是不是他把他的能量轉化給了電勢能");
        System.out.println("參考圖片:電場力和電勢能很形象的例子");
        System.out.println("勢能與做功的關係:電場力做正功，電勢能減小；電場力做負功，電勢能增加。");
        System.out.println("怎麼求一個點的電勢能:取無窮遠處電勢能爲零，則:U(M)=U(M)-U(∞)=W(M∞),即電荷q0在電場中某一點的電勢能在數值上等於將q0從該點移到無窮遠處電場力所做的功。");
        System.out.println("性質:電勢能和物體的位置有關，與路徑無關。");
        System.out.println("性質:電勢能的差值有物理意義，零電勢的選取是任意的。電勢能的值受零點的影響,但是電勢能的差值不受影響。");
        System.out.println("性質:對於兩個物體，通常選擇無限遠處爲U=0。");
        System.out.println("性質:萬有引力和電場力具有平方反比率，他們的勢能具有相似的距離依賴關係");
        System.out.println("圖片:電勢能和重力勢能的關係.png");
        System.out.println("爲什麼會有這個關係呢？兩個物體，他們自然地收到電場力。自然要做功。無論他們同號/異號，他們都會自然地收到電場力的正功。因此，他們的電勢能都會減小。");
        System.out.println("就像重力勢能和電勢能，重力勢能永遠是你越遠離，你才勢能越大。我將勢能比喻爲在某個場中積累的能量。");
        System.out.println("那麼同性電荷呢，就像一根彈簧。你越靠近，他的電勢能就越大");


        System.out.println("~~~~~~描述");
    }

    public static void main(String[] args) {
        電勢能 電勢能 = new 電勢能();
        電勢能.描述();
        電勢能.現象_雷暴雲();
        電勢能.判斷();

        System.out.println(4*常量表.靜電常數*Math.pow(10,-6));

//        double a = 常量表.靜電常數*8*Math.pow(10,-9)*2*Math.pow(10,-9)/(0.04);
//        double b = 常量表.靜電常數*(-8*Math.pow(10,-9))*2*Math.pow(10,-9)/(0.16);
//        System.out.println(a+b);

    }

    public void 現象_雷暴雲(){
        System.out.println("在雷雨中，電荷是通過一種由太陽引發的複雜機制被分離的。可以用一個簡單的模型來表示雷暴雲中的電荷：正電荷聚集在頂部，負電荷聚集在底部，就像一對點電荷。");
        System.out.println("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~");
    }

    public void 計算兩個點電荷之間的電勢能(double 電荷1的電荷量,double 電荷2的電荷量,double 兩個點電荷之間的距離){
        double 電勢能 = 電荷1的電荷量*電荷2的電荷量*常量表.靜電常數/兩個點電荷之間的距離;
        System.out.println("兩個點電荷之間的電勢能爲:"+電勢能);
    }

    /*@param:參數 第1個電荷的電荷量，第2個電荷的電荷量，如果有第n個電荷的電荷量。
    * 再依次輸入1，2的距離，1，3的距離，2，3的距離，假設有3個。並依次類推。
    * */
    /*注意，該公式只是求一個系統的電勢能。而不是求某一個電荷的電勢能。
    電勢能是一個標量。要求a電在b,c,d點的電勢能，只需求出b,c,d對a點產生的電勢能即可。
    * */下面
    public void 計算多個點電荷之間的電勢能(int 多少個點電荷,double... 參數){
        int 循環次數=0;
        for(int i=1;i<=多少個點電荷-1;i++){
            循環次數 +=i;
        }
        //q1,q2,q3... r1,r2,r3... 假設有3個
        double [] 電荷輔助數組 = new double[多少個點電荷];
        double [] 距離輔助數組 = new double[循環次數];
        System.arraycopy(參數,0,電荷輔助數組,0,多少個點電荷);
        System.arraycopy(參數,多少個點電荷,距離輔助數組,0,參數.length-多少個點電荷);
        double 總共的電勢能 = 0;
        int k = 0;
        for(int i=1;i<=電荷輔助數組.length;++i){
            for(int j=i+1;j<=電荷輔助數組.length;++j){
                ++k;
                double 電勢能 = 電荷輔助數組[i-1]*電荷輔助數組[j-1]*常量表.靜電常數/距離輔助數組[k-1];
                總共的電勢能 += 電勢能;
            }
        }
        System.out.println(多少個點電荷+"的電勢能總共爲:"+總共的電勢能);
    }
    @Override
    public void 判斷() {
        System.out.println("在一個由點電荷產生的電場中，電勢能和一個點的位置有關，但和一個點的電荷量無關");
        System.out.println("分析:電勢能和做功有關，做功就涉及到能量的轉換。從能量的角度，一定和這個點電荷有關。");
        System.out.println("而電場強度則是固有屬性，就像質量。");
        System.out.println("~~~~~~判斷");
    }
}

你用我的代碼，可以在main中，參考我註釋掉的代碼來進行計算。因此，當做題時，你只要列出公式，數據全轉爲國際單位，直接交給代碼就可以了。
我還寫了幾個函數，可以直接調用用使用於計算實驗的物理量。這部分可以創新，我只是每加而已。每個函數上面都有詳細的註釋教給人怎麼使用。
代碼中爲了表現力無可避免地加入了圖片。目前將圖片放到每一個代碼的下面。
補充圖片:

電場力和電勢能很形象的例子

電勢能和重力勢能的關係.png

等勢面.java

public class 等勢面 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{

    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("等勢面是什麼?");
        System.out.println("將電勢相等的場點連接成爲一個曲面。圖片:什麼是等勢面");
        System.out.println("相鄰等勢面電勢差固定，∆Vab=∆Vbc=∆Vcd");
        System.out.println("等勢面的性質:電荷沿等勢面移動，電場力不做功。W=-q∆V=0");
        System.out.println("等勢面的性質:電場強度和等勢面處處垂直");
        System.out.println("上面這條性質是針對性質1的。如果電場強度和等勢面不垂直，那麼勢必就會有平行於等勢面的分量。那麼電荷在等勢面移動時就必然會做功。那麼性質1就不成立。");
        System.out.println("等勢面密集處電場強度量值大。稀疏處量值小。如圖,點電荷的等勢面。可以看到，越靠近點電荷的地方，等勢面越密集，電場強度也大。由公式:V=kQ/r和E=kQ/r^2就可以看出。");
        System.out.println("等勢面的性質:電場線由電勢高的地方指向電勢低的地方。這點沒錯。因爲，電場線指向的地方電勢減小。");
        System.out.println("物理模型:看圖:電偶極子");
        System.out.println("物理模型:看圖:平行板電容器");
        System.out.println("上面的那個模型:沿着電場的方向電勢減小。又因爲是勻強電場，因此電勢是均勻減小。(上上圖的那個模型的等勢面不是三維的，因爲點電荷是抽象的概念。而磁偶機子就不同了。它是三維的。)");
    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {
        等勢面 等勢面 = new 等勢面();
        等勢面.描述();
    }
}

什麼是等勢面.png

點電荷的等勢面
電偶極子

平行板電容器

電勢.java

public class 電勢 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{


    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("單位電荷的電勢能");
        System.out.println("類比速率:單位時間移動的距離。那麼肯定是一個比值形式的。也就是一個比值表示的一個物理量");
        System.out.println("電勢差:∆V=V(f)-V(i)=V(B)-V(A)");
        System.out.println("電勢能差:∆U(E)=q∆V");
        System.out.println("性質:沿着電場線方向電勢降低");
        System.out.println("公式:V=U(E)/q 單位:V (J/C)|(N*m/C)");
        System.out.println("電勢的正負和什麼有關:和電勢零點有關");
        System.out.println("公式:點電荷的電勢:V=kQ/r，因爲點電荷的電勢能爲:U=kQq/r,由電勢的定義得");
        System.out.println("公式:電勢疊加:Vp = V1 + V2 + ... + Vn = sum<i:1~n>(qi / 4πεri)");
        System.out.println("電勢疊接原理:由N個點電荷在P點產生的電勢等於各點電荷在P點單獨產生的電勢之和。");
        System.out.println("模型:均勻帶電球形電荷內，上，電場爲0.外，電場=Q/4πεr^2.這個公式是根據高斯定理推得的。R爲球的半徑。");
        System.out.println("模型:(場源電荷在球外)r>R,V=4πεr;r<=R,V=Q/4πεR");
        System.out.println("模型:(場源電荷在球外)r>R,V=kQ/r;r<=R,V=kQ/R");
        System.out.println("以無限遠爲電勢零點。由於在球面外直到無窮遠處場強的分佈都和電荷集中在球心處的點電荷的場強分佈一樣，因此球面外任一點的電勢與電量集中在球心的點電荷的電勢分佈相同。");
        System.out.println("爲了更直觀的表示球形帶電體的電勢，索性用圖來表示。請看，球形導體的電勢");
        System.out.println("~~~~描述");
    }


    public static void main(String[] args) {
        電勢 電勢 = new 電勢();
        電勢.描述();
        電勢.判斷();
        double 多個電荷在一點產生的電勢差 = 電勢.多個電荷在一點產生的電勢差(8*Math.pow(10,-9),-8*Math.pow(10,-9),0.04,0.16);

    }

    @Override
    public void 判斷() {
        System.out.println("通常情況下，無限遠處U=0。那麼，無限遠處電勢也爲0嗎?");
        System.out.println("點電荷的電勢和自己的電荷量有關?");
        System.out.println("分析:根據公式:V=kQ/r,和自己的電荷量沒有關係");
        System.out.println("因爲電場爲0，所以電勢爲0；因爲電勢爲0，所以電場爲0");
        System.out.println("分析:都不對。舉個例子:");
        System.out.println("看圖，例子1");
        System.out.println("條件是4個點電荷他們完全一樣。");
        System.out.println("首先，根據電場的公式:E=kQ/r^2,可以看出，E肯定是抵消了。所以他們中點出的電場爲0");
        System.out.println("再根據電勢疊加原理，電勢是4倍的1個點電荷對該點產生的電勢的疊加");
        System.out.println("所以前半句錯了");
        System.out.println("請看例子2，他的中點出的電勢爲0.根據電勢計算公式:∅=kQ/r，因此中點電勢爲0.");
        System.out.println("但是中點電場可不爲0.根據電場疊加原理，中點處的電場方向應該指向負電荷，大小爲2倍的kQ/r^2");

    }

    /*@param:初末能量差說的是能量的變化，到底是電荷轉化爲其他能量-->負
             還是其他能量轉化爲電荷-->正
      @param:電荷量說的是這個過程中，
      轉移的電荷大小，以及電荷是正點還是負電
    * */
    public double 電勢差(double 初末能量差,double 電荷量){
        System.out.println("電勢差爲:"+初末能量差/電荷量);
        return 初末能量差/電荷量;
    }

    /*@param:電荷1的電荷量，電荷2的電荷量，電荷n的電荷量，
             電荷1距p點的距離，電荷2距p點的距離，電荷n距p點的距離
    * */
    public double 多個電荷在一點產生的電勢差(double... 參數){

        int 多少個電荷 = 參數.length/2;
        double 總電勢差 = 0;
        for(int i=0;i<多少個電荷;i++){
            double 電勢差 = 常量表.靜電常數 * 參數[i]/參數[i+多少個電荷];
            總電勢差 += 電勢差;
        }
        System.out.println(多少個電荷 + "的電勢差爲:" + 總電勢差);
        return 總電勢差;
    }
}

例子1

例子2

電容.java

public class 電容 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{
    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("電容，請看圖:");
        System.out.println("電容，用來存儲電勢能和電荷(它也存儲電荷。從它的公式就可以看出)。它其實就相當於電池了。它存儲電勢能。電勢能會使電荷做功，從而轉化爲電荷的動能。電荷因此具有了速度，形成了電流。");
        System.out.println("電容，因爲有悠久的歷史，因此它的公式很多。");
        System.out.println("公式1:C=q/∆V（F 法拉）,表示升高單位電勢所需要的電荷量。");
        System.out.println("公式2:(真空中孤立導體球的電容)：C=4πεR,孤立球體就相當於點電荷，它的電勢爲V=kQ/r,高斯化爲:V=Q/4πεr,然後就推出來了");
        System.out.println("公式3:(導體外部緊臨的電場):E=4πkδ=δ/ε.");
        System.out.println("推導公式3:看圖.做一個圓柱型的高斯面。然後，側面的法線和電場線垂直，E.S.cosӨ=0.只剩下兩個底面。");
        System.out.println("而兩個底面中下面那個面直接在導體裏面了，然後沒有電荷移動，然後E=0,然後只要求上底面就可以了。");
        System.out.println("公式:電通量=E.∆S=q/ε;所以，E=q/(ε.∆S);然後q/∆S='單位面積的電荷量'=δ(delta)=q/∆A.");
        System.out.println("公式4:平行板電容器電容(看圖).E=δ/ε,∆V=Ed=δ.d/ε=Q.d/ε.A,C=Q/∆V=ε.A/d");
        System.out.println("從公式4可以看出，電容是物體的固有屬性");
        System.out.println("電容器的充電:請看圖片，電容器存儲電勢能推導公式");
        System.out.println("公式:W=Q^2/2C=C*(∆V^2)/2=(∆V*Q)/2,請看圖片，電勢能公式推導");
        System.out.println("~~~描述");
    }

    @Override
    public void 判斷() {
        System.out.println("電容的定義式:C=q/∆V。那麼電容是否表示存儲的電荷量呢？"); 
        System.out.println("分析：有這個假象的原因是如果我們把一塊南浮電池和一塊平行板電容器串聯，發現電容器兩邊帶電荷。於是就認爲這個電荷是電池給的。");
        System.out.println("歷史上的萊茵瓶就曾這樣搞過。他們把萊茵瓶充電，形成電勢差。再讓好多個人拉着手和萊茵瓶串聯。好多人都被電的飛起。");
        System.out.println("這玩意兒能放電？因此我們就會自然想到萊茵瓶--我們說的電池，它存儲者電荷。");
        System.out.println("其實呢？給萊茵瓶充電的過程就是使萊茵瓶兩邊的電子移動，形成一邊都是負電荷，一邊都是正電荷。這樣的話，就形成了電勢差。");
        System.out.println("歷史上的萊茵瓶是電容。它既能充電也能放電。它和電池本身沒有區別");
        System.out.println("分析:通過查閱資料，我們來回答這一道題。電池，是化學能轉化爲電能。轉化爲電能後就和電容器一樣了。");
        System.out.println("這個轉化的過程通常比電容器直接充放電要久。但電池能存儲更高的能量密度。");
        System.out.println("現在的研究就是怎麼提高電池的充放電速度和增加電容所能存儲的電荷量");
        System.out.println("電容的並聯:等效電容=各個電容相加");
        System.out.println("電容的串聯:等效電容=1/各個電容的倒數和");
        System.out.println("並聯總電容增大，耐壓取決於耐壓能力低的那個電容");
        System.out.println("串聯總電容減小，耐壓增大");

    }
    public static void main(String[] args) {
        電容 電容 = new 電容();
        電容.描述();
        電容.判斷();
        }
}

多種多樣的電容

平行板電容器的電容

電容器存儲電勢能推導公式

電介質.java

public class 電介質 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{

    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("電容器內加入一些絕緣材料叫做電介質");
        System.out.println("公式:電容器中間加入電介質，C=k(kappa--希臘字母)*ε.A/d=kε.A/d");
        System.out.println("解釋:kappa爲相對介電常數，kappa=C/C(0)=E(0)/E=ε/ε(0)=其中，C(0)和E(0)都是未加入電介質時的值，也就是kappa量綱爲1時的值");
        System.out.println("介電強度:是恰好發生靜電擊穿，材料變成導體時所對應的電場強度。(絕緣體變成導體)");
        System.out.println("相對介電常數決定了在給定電勢差的情況下儲存電荷的多少。標誌着電介質對靜電場的影響程度。是反應電容器性質的一個重要參數");
        System.out.println("介電常數決定了電容器被擊穿前所能承受的最大電勢差的大小。∆V=Ed");
        System.out.println("材料的相對介電常數是絕緣材料被極化的難易程度的量度。越大代表這種材料更容易被極化。");
        System.out.println("請看圖-電介質的極化。爲什麼是絕緣體--電容嘛，是導體就靜電擊穿了。");
        System.out.println("極化是什麼?就是兩級分化。絕緣體內的電荷正的跑到電容器的負極板一邊，負電荷同理。");
        System.out.println("爲什麼相對介電常數越大，越容易被極化?因爲相對介電常數越大(相對介電常數通常被認爲是>1的數)，電容就越大，說明中間的絕緣體更絕緣。");
        System.out.println("爲了更絕緣，那就需要極化的更厲害，從而形成抵抗電場強度的電場，從而阻隔了電極板兩邊想要連到一塊的願望。");
        System.out.println("極化現象的效應:電磁爐加熱效應。心電圖效應。特性：反射、穿透、吸收");
    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {
        電介質 電介質 = new 電介質();
        電介質.描述();
    }

}

電介質的極化

第18章

電流.java

public class 電流 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{

    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("公式:I=∆q/∆t,單位時間通過某個橫截面的電荷量");
        System.out.println("單位:c/s,mA");
        System.out.println("恆定電流:電流的大小和方向不隨時間而變化。這個性質還會產生磁場，它是那種特別的，很穩定的磁場。這麼個玩意兒只產生在閉合迴路中。");
        System.out.println("請看圖:電流1。電流只能反應通過一個面的流量，而不能反應整體。在圖中這樣粗細不均的導體中的電流就不是恆定的。\n爲了精確化的描述這個問題，我們引入一個新的物理量--電流密度（垂直與電流方向的單位面積的電流）");
        System.out.println("電流定義:大量帶電粒子定向移動形成的。");
        System.out.println("載流子：形成電流的帶電粒子。如：自由電子、離子、空穴等。\n" +
                "導體的載流子是電子。離子溶液中的載流子是正離子和負離子。\n" +
                "在半導體材料中，既有正的載流子，也有負的載流子。負的載流子就是電子；正的載流子叫作空穴，相當於電荷爲+e的粒子。電子和空穴沿相反方向做漂移運動，都對電流有貢獻。");
        System.out.println("電流的方向:物理學界規定，正電荷運動的方向就是電流的方向。");
        System.out.println("一個關於電流的有效應用是霓虹燈。霓虹燈玻璃管中的氖氣被兩個電極間的大電勢差電離，電子和離子間的碰撞產生了霓虹燈的特徵紅光。\n熒光燈中，碰撞產生了紫外輻射，在玻璃容器內壁的塗層能吸收這些紫外輻射併發射出可見光。");
        System.out.println("請看圖，霓虹燈示例");
        System.out.println("從判斷題2的意義上來說，電流也可以是一種標量。如果確定了正電荷移動的方向，那麼負電荷的反方向就是電流的方向，無論什麼情況。");
        System.out.println("電源和電池的作用:從電流的角度來看:圖片:電源和電池的作用.");
        System.out.println("電池放電，導線上的自由電子不斷的移動到電池的正極。爲了讓電勢差不變，化學能轉化過來的能量不斷的又重新把電子從正極搬運到負極。");
        System.out.println("電池的電動勢(emf):理想電池兩端的電勢差。把單位正電荷從電池的負極搬動到電池的正極所做的功就是電池的電動勢。");
        System.out.println("電動勢是標量。規定，從電源負極到正極的方向爲電池電動勢的方向。(和電流一樣，都是正離子移動的方向。--其實就是逆着電場的方向。--提供一個和電場內部對抗的力)");
        System.out.println("電動勢其實就是電勢差。");
        System.out.println("電源:任何能把正電荷從低電勢移動到高電勢的裝置。所有電源都是能量裝化裝置，他們能把其他形式的能量轉化爲電能。");
        System.out.println("關於電流有一個很形象的例子，請看圖:電流2.該圖中，人將正電荷從低電勢搬運到高電勢。");
        System.out.println("金屬中電流的微觀圖像:自由電子模型。");
        System.out.println("單位體積內傳導電子的數量：n，在體積A vD Δt內的電子數爲N = nA vD Δt,電量爲： ΔQ=Ne= neA vD Δt,因此，導線中電流的大小爲：I=ΔQ/Δt=neAV(D),該公式可推廣到任意載流子的體系中。");
        System.out.println("在半導體中，有正的載流子（空穴），和負的載流子（電子），對電流都有貢獻。電流可表示爲：I=n(+)eAV(+)+n(-)eAV(-)");
        System.out.println("電子和空穴沿相反方向做漂移運動，都對電流有貢獻。");
        System.out.println("~~~~~~~~~~~~~~");
    }

    @Override
    public void 判斷() {
        System.out.println("格雷厄姆汽車的蓄電池沒電了，汽車無法啓動，他決定用8個1.5V的乾電池串聯成12V的電池組，代替汽車的電瓶，這個計劃能不能實現呢？");
        System.out.println("分析：要分析這個問題不是很難。首先，我們已經有直觀的印象，那就是電流就是電荷的定向移動。電池什麼的就類似與電容。");
        System.out.println("電容上的正極不斷地吸引電子抵消它的場強，那麼電池能夠頂多久呢？而且更不用說電池放電還需要自己的化學能轉化爲電能。");
        System.out.println("這就好比你在Windows上開了個虛擬機，然後在那個虛擬機上用eclipse。");
        System.out.println("既然Ne都被電離成爲電流了。那麼水呢？水裏面可是直接有大量的離子的啊。水不是輕輕一拆，就被電離了麼？");
        System.out.println("這樣的化，水中有電流麼？");
        System.out.println("分析:電流大小是q/t。方向是正電荷移動的方向。水流向一個地方跑，那麼電流就被抵消了。");
        System.out.println("這樣就抵消了。因此水不帶電。");
    }
    public static void main(String[] args) {
        電流 電流 = new 電流();
        電流.描述();
        電流.判斷();
        double e = 常量表.基本電荷量;
        double q = 1.65 * Math.pow(10,21);
        double v = 12;
        double an = q*v /2;
        System.out.println(an);
    }
}

電流1

霓虹燈示例

電源和電池的作用

電流2

電功率.java

public class 電功率 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{


    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("公式:P=∆VI=I^2R=u^2/R");
        System.out.println("單位:J(焦耳) | V*A | whatever");
        System.out.println("電池的功率:P = (E(emf)*I) - (I^2*R)");
        System.out.println("電壓表和電流表。");
        System.out.println("希望理想中的電壓表電阻越大越好。電流表電阻越小越好。");
        System.out.println("所以電壓表的擴展一般都會內部再接串聯一個分壓電阻。");
        System.out.println("所以電流表的擴展一般都會內部再並聯一個分流電阻。");
        System.out.println("這個越小越好並不是說要小到沒有。dwm(dynamic window manager--suckless)也是很小。但它需要存在，否則我怎麼用桌面?");
        System.out.println("就像數學中的無窮小，但那個數我知道有就可以了。但它並不等於沒有。這樣事情就簡單了許多。");
    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {
        電功率 電功率 = new 電功率();
        電功率.描述();
    }
}

電阻.java

public class 電阻 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{
    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("歐姆定理不是物理學的普適規律。");
        System.out.println("爲什麼？因爲對於歐姆定律來說，無論外界環境如何變化，電阻總是恆定的。");
        System.out.println("然而實際上是這樣麼？不，我們熟悉的半導體就是一個典型的電阻隨溫度變化而變化的物質。");
        System.out.println("定義:R=∆V/I" );
        System.out.println("定義(電阻率):R=ρl/a");
        System.out.println("首先要對電阻有一個感性的認識。導體在導電時，其內部的質子會震動，而電子則流竄於他們之間。");
        System.out.println("正是他們的這樣一種震動，導致了一種阻礙的作用。");
        System.out.println("水的電阻率:水的電阻率主要取決了水中離子的濃度。純水是一種絕緣體。");
        System.out.println("水也是一種很好的溶劑，即使你放一點礦物質，也會大大降低水的電阻率。");
        System.out.println("請看圖:SOI。通過在半導體中固定區域添加雜質，使有些地區變爲導體、絕緣體、晶體管。");
        System.out.println("影響金屬電阻率的因素：1.導體中載流子的多少。2.載流子和導體分子碰撞的概率。對溫度變化非常敏感");
        System.out.println("ρ=ρ0（1+α*∆T）,其中，ρ0是初始電阻率，∆T=T-T0"); 
        System.out.println("電阻率不取決於材料的大小或形狀，但它確實取決於溫度。溫度越高，內能越大；離子振動幅度越大。作爲一個結果，電子與離子碰撞更頻繁。\n兩次碰撞之間加速的時間越短，它們獲得的漂移速度就越小；因此，對於給定的電場，電流就越小。因此，隨着金屬溫度的升高，其電阻率增加。");
        System.out.println("應用:電阻溫度記。利用材料的電阻率，隨溫度變化而制定的溫度計。");
        System.out.println("應用:水.純水的α在室溫下爲負數.");
        System.out.println("應用:半導體");
        System.out.println("電池的內阻：r表示");
        System.out.println("定義:路端電壓--電池(不是電容器)兩端的電勢差。--V = E(emf(電池的電動勢)) - Ir");
        System.out.println("應用:超導體，低溫下，電阻率爲0.");
    }

    @Override
    public void 判斷() {


    }
    public static void main(String[] args) {
        電阻 電阻 = new 電阻();
        電阻.描述();
    }
}

SOI

串並聯電流.java

public class 串並聯電路  implements  口水化的描述,腦筋急轉彎{


    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("定義:流入一個節點的所有支路的電流之和等於流出這個節點的所有支路的電流之和。");
        System.out.println("電勢升高的地方爲正，電勢降低的地方爲負。");
        System.out.println("請看圖:串並聯。如果選擇A點。");
        System.out.println("順時針走一圈，那麼 -IR1 + (-IR2) + E = 0");
        System.out.println("逆時針走一圈,那麼  -E + IR2 + IR1 = 0");
        System.out.println("注意順序。");
        for (int i = 0;i<100;i++)
            System.out.print("~");
        System.out.println();
        System.out.println("串並聯電路的規律：");
        System.out.println("電量Q:串聯兩個電阻分得同樣的電荷量。並聯兩個電阻的電量和是總電荷量。");
        System.out.println("電容C:串聯 1/c = 1/c1 + 1/c2 + ... + 1/cn。並聯: c = c1 + c2 + c3 + c4 + ... + cn");
        System.out.println("電阻R:串聯 R = R1 + R2 + ... + Rn。並聯:1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn");
        System.out.println("電流:串聯 各點電流相等。並聯:各個並的電流之和等於總電流。");
        System.out.println("電壓:串聯 各點電壓不同。 並聯，各並電壓相同。");
        for (int i = 0;i<100;i++)
            System.out.print("~");
        System.out.println();
        System.out.println("更多電池和電動勢的區別:");
        System.out.println("同：都可以產生電流。雖然電容器貌似不能靠傳遞電子來產生電流。但別忘了它兩端還有電勢差。可以產生瞬時電流。");
        System.out.println("異:電動勢是電池纔有的概念。電動勢對應的公式E(emf)=q∆V.而電容器存儲的電勢能有個公式則爲:W=∆U=(∆V*Q)/2");
               System.out.println("關於上面這條可以參考我的另一篇博客:https://blog.csdn.net/u010563350/article/details/106869076");
        System.out.println("異：電池有內阻。因此只有路端電壓纔是實際能提供的電壓。且放電速度慢。內阻還會隨着化學能的轉化而增大。");
        System.out.println("反觀電容器，放電完全是靠自由電子定向移動。因此放電速度塊。兩端產生的電勢差也極大。");
        System.out.println("兩個電池並聯並不會增大電壓，而是會減小內阻。因爲電阻並聯會減小。");
        System.out.println("兩個電池頭對尾串聯會增大電壓。");
        System.out.println("禁止兩個電池頭對頭串聯。");
        System.out.println("禁止兩個不同電勢差的電池並聯。");
    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {
        串並聯電路 串並聯電路 = new 串並聯電路();
        串並聯電路.描述();
    }
}

串並聯

第19章

磁場.java

public class 磁場 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎 {
    @Override
    public void 描述() {
        System.out.println("請看圖:磁性物質");
        System.out.println("規律:N、S極。相互作用,同性相斥，異性相吸。沒有磁單極。--沒有磁單極是針對點電荷說的。");
        System.out.println("磁偶極子:條形磁鐵。請看圖，條形磁鐵.");
        System.out.println("磁感線是從N極傳出流向S極然後再在內部回到N極。對比電偶極子，磁偶極子是封閉迴路的。電偶極子是頗具極性的。");
        System.out.println("請看圖:地球的磁極。");
        System.out.println("地球的磁極說明了什麼事情呢？地理北極恰好是地磁的南極。請看，指南針");
        System.out.println("電與磁");
        System.out.println("電流與電流同向相吸，異向相斥。");
        System.out.println("通電螺線管和條形磁鐵等效。");
        System.out.println("磁場強度的單位T(特斯拉)--特斯拉是國際單位 | Gs(高斯) | N/(C*m/s)");
        System.out.println("洛侖茲力的前言:安培的'分子電流假說'主要告訴了，電流纔可以形成磁場。也就是電子要有速度，要運動。");
        System.out.println("洛侖茲力的來歷:一位叫做洛侖茲的人進一步完善了這個理論，並且給出了計算磁場力的公式。從而給物理實驗帶來了很大的便利。磁場力也被成爲洛侖茲力。回想電場力也被成爲庫倫力。");
        System.out.println("洛侖茲力的方向(右手螺旋定則):拿起右手，將手指伸直成掌狀。四個指頭指向速度的方向，手心慢慢旋轉到磁感線方向(旋轉的結果就是磁感線穿入手背)，如果此時這個電荷是正電荷，那麼大拇指的方向就是它受力的方向。負電荷的話，和正電荷受力方向反向即可。");
        System.out.println("爲了徹底搞透磁場方向，來做3個題:看圖，磁場方向題1,求那個紅色箭頭的磁場力方向");
        System.out.println("分析1:右手四指指向速度的方向，手心慢慢轉向磁場的方向，因爲是正電，大拇指就是力的方向。[Χ]");
        System.out.println("看圖，磁場方向題2,已知所受磁場力的方向和磁場方向，求電子的速度大概方向。");
        System.out.println("分析2:將力反向就是負電荷的受力方向，然後手心轉向磁場方向，可以大致推測出電子速度方向是西北方向。但是也有可能是西北和西南，這得計算。");
        System.out.println("看圖，磁場方向題3,求1，3的方向(粒子帶負電）.");
        System.out.println("分析3:`1`因爲速度方向和磁場平行因此磁場力爲0。`3`--[Χ]");
        System.out.println("洛侖茲力的公式:F=|q|vB*sinө");
        System.out.println("洛侖茲力公式的重要例子:如果速度和磁場方向平行，那麼F=0。要想F最大，那麼需要速度和磁場方向垂直。");
        System.out.println("磁場方向的表示:[Χ--垂直紙面射入][●--垂直紙面傳出]{叉進點出}");
        System.out.println("請看圖:求解洛侖茲力的步驟.png");
        System.out.println("勻速圓周運動~~~");
        System.out.println("磁場中的帶電離子坐着勻速圓周運動。");
        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("關於T，R,都是需要背會的，因爲用的真的很多。");
        System.out.println("質譜儀:遙想洛侖茲，正是他，纔有了這個發明。");
        System.out.println("請看圖:質譜儀");
        System.out.println("這個設備很簡單。利用電池加速，使粒子得到速度。進入磁場，受到洛侖茲力做圓周運動，打到板上。");
        System.out.println("打不到的就不是我想要的粒子。然後測量半徑，計算洛侖茲力。關鍵是這一切都可以輸入計算機讓其自動完成。");
        System.out.println("主要測量的是粒子的質量。");
        System.out.println("請看圖:速度選擇器");
        System.out.println("這個圖更加精妙。通過讓質子的質量和洛侖茲力相等，淘汰一些雜質粒子。然後再通過偏轉的半徑不同（爲什麼半徑會不同?--同位素）來測定比荷(電荷和質量比)");
        System.out.println("比荷是粒子的基本性質");
        System.out.println("迴旋加速器,請看圖。");
        System.out.println("迴旋加速器是怎樣的一種設備呢？它靠中間有一段空間提供電場，進行加速。T=2πm/qB。因此粒子出去的時間是不會改變的。因此粒子就不斷的加速。每次加速，根據公式R=mv/qB。半徑都會擴大。不管擴大到多大，反正最後會加速飛出來。");
        System.out.println("迴旋加速器的應用:醫學中用來生產一些衰變期短的核素同位素。");
    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {
        磁場 磁場 = new 磁場();
        磁場.描述();

    }
}

磁性物質

條形磁鐵

地球的磁極

指南針

磁場方向題1
磁場方向題2

磁場方向題3

求解洛侖茲力的步驟

質譜儀

速度選擇器

迴旋加速器

載流線圈力矩.java

public class 載流線圈力矩 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{
    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("公式:F=BILsinθ");
        System.out.println("力矩的來歷。物理公式很有趣，很多的符號來源與你覺得這個變量有用，實驗證實了它有用。我們想到槓桿時自然會想到槓桿越長用的力越大越容易撬動槓桿。");
        System.out.println("力矩就是這麼來的。請看圖--載流線圈");
        System.out.println("將載流線圈分析,2受到的力距是BIa(b/2)*sinθ。--1,3根本就沒有受力。");
        System.out.println("伸出右手，彎曲，手指指向線圈電流的方向，大拇指指向的就是法線地方方向。這個方向和磁場的夾角，就是θ");
        System.out.println("存在這種情況，線圈和磁場平行，此時，夾角爲90／270，力矩最大.");
        System.out.println("同理，當線圈和磁場垂直，力矩爲0");
    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }
    public static void main(String[] args) {
        載流線圈力矩 載流線圈力矩 = new 載流線圈力矩();
        載流線圈力矩.描述();
    }
}

載流線圈

電流激發的磁場.java

public class 電流激發的磁場 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{
    @Override
    public void 描述() {

        System.out.println("電荷激發電場、磁場總結:");
        System.out.println("運動的電荷受到磁力並激發磁場。");
        System.out.println("靜止的電荷不受磁力，且不激發磁場");
        System.out.println("電荷受到電場力並激發電場，無論運動與否。");
        System.out.println("長直導線的磁場:方向:拇指指向電流方向，四指就指向了磁場方向");
        System.out.println("激發的磁場大小:B=μ0 I/2πr.μ0是真空磁導率。");
        System.out.println("請看圖:同向電流爲什麼相吸.左邊對右邊產生了個磁場指入頁面的磁場。右邊對左邊產生了一個指出頁面的磁場。從羅淪茲力的角度分析就相互吸引了。");
        System.out.println("圓環的磁場。B=Nμ0 I/2r,N是線圈的匝數");

    }
    @Override
    public void 判斷() {

    }

    public static void main(String[] args) {
        電流激發的磁場 電流激發的磁場 = new 電流激發的磁場();
        電流激發的磁場.描述();
    }
}

同向電流爲什麼相吸

安培定理.java

public class 安培定理 implements 口水化的描述,腦筋急轉彎{
    @Override
    public void 描述() {
    
        System.out.println("通過磁場中某一面的磁感線條數");
        System.out.println("請看圖：磁通量夾角");
        System.out.println("θ是面的法線和磁感線的夾角");
        System.out.println("Φ=BScosθ");
        System.out.println("磁通量單位:Wb(韋伯)");
        System.out.println("請看圖：恆定磁場的高斯定理");
        System.out.println("由於磁場是無源場，因此穿入和穿出的磁感線必然存在，不存在穿入1個點就不出來了這種情況。");
        System.out.println("安培環路定理:在真空中，磁感應強度B沿任何閉合曲線L的線積分，等於閉合曲線L所包圍並穿過的電流的代數和的：Bl = μ。I");
        System.out.println("公式:Bl = μ。I,請看圖：安培環路定理");
        System.out.println("方向：只要是和右手螺旋一樣的爲正，反之爲負");
               
    }

    @Override
    public void 判斷() {

    }

    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();
    }
}

磁通量夾角

恆定磁場的高斯定理

安培環路定理