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51 关系: 基爾霍夫電路定律，基本電學，反重力，宇宙，安培定律，廣義相對論中的質量，弯曲时空中的麦克斯韦方程组，圓對稱，圓周率，磁单极子，磁場，磁矢势，磁通量，积分，立體角，经典电磁理论的协变形式，电势能，电偶极矩，电子工程，电磁学，电磁场，电荷守恒定律，电通量，物理学史，物理学定律列表，鏡像法，靜電學，表面电荷，馬克士威方程組，馬克士威應力張量，高斯單位制，高斯面，高斯重力定律，論物理力線，费曼物理学讲义，電，電場，電容，電位移，電勢，電磁場的動力學理論，電磁場的數學表述，電荷密度，電極化率，連續性方程式，恩绍定理，梅子布丁模型，毕奥-萨伐尔定律，法拉第冰桶实验，洛伦兹-亥维赛单位制，... 扩展索引 (1 更多) »
基爾霍夫電路定律
基爾霍夫電路定律（Kirchhoff Circuit Laws）簡稱為基爾霍夫定律，指的是兩條電路學定律，基爾霍夫電流定律與基爾霍夫電壓定律。它們涉及了電荷的守恆及電勢的保守性。1845年，古斯塔夫·基爾霍夫首先提出基爾霍夫電路定律。現在，這定律被廣泛地應用於電機工程學。 從馬克士威方程組可以推導出基爾霍夫電路定律。但是，基爾霍夫並不是依循這條思路發展，而是從格奧爾格·歐姆的工作成果加以推廣得之。.
基本電學
基本電學（Basic Electricity），是電學（電力學、電子學、電路學等）的基礎學科。.
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反重力
反重力一詞常見於宇宙論和星體動力學。該詞的概念是希望能创造一个物体或者空间，可以不受重力影响。它并不是指一種失重狀態，例如自由落體或衛星運行，也不是指用別的力來平衡萬有引力，例如用電磁力或空氣動力；反重力的基础缘由是指透过一种科技的干预，让反重力的物体或者空间可以使引力场不复存在或者不会对物体或空间造成影响。反重力一般会在科学幻想中提及，特别是在航天器推进这一内容中。这种概念首次在赫伯特·乔治·威尔斯的科幻作品《月球上最早的人类》中出现，从此反重力成为幻想科技中最受欢迎的部分。 在人类首个数学化描述引力的文献：牛顿万有引力定律中，引力被描述成未知介质传递的外力。然而，在20世纪早期，牛顿的模型被更普遍和完整描述的广义相对论所替代。在广义相对论中，引力不是传统意义上的力，是空间维度自身的一种特征。这种几何算法通常情况下会产生互相吸引的「力量」。在广义相对论的范围裡，反重力是非常不可能的，除非在非自然状况下，但即使如此，反重力同样不太可能產生。 量子力学将重力设定为能够传递力量并且无质量的基本粒子引力子，有没有可能创造或消灭重力是不确定的。 “反重力”通常指被看作能够反转重力的设备，即使通过其他方式达到这个目的，例如：依靠电磁场运行的“飘升机”.
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宇宙
宇宙（Universe）是所有時間、空間與其包含的內容物所構成的統一體；它包含了行星、恆星、星系、星系際空間、次原子粒子以及所有的物質與能量，宇指空間，宙指時間。目前人類可觀測到的宇宙，其距離大約為；而整個宇宙的大小可能為無限大，但未有定論。物理理論的發展與對宇宙的觀察，引領著人類進行宇宙構成與演化的推論。 根據歷史記載，人類曾經提出宇宙學、天體演化學與，解釋人們對於宇宙的觀察。最早的理論為地心說，由古希臘哲學家與印度哲學家所提出。數世紀以來，逐漸精確的天文觀察，引領尼古拉斯·哥白尼提出以太陽系為主的日心說，以及經約翰內斯·克卜勒改良的橢圓軌道模型；最終艾薩克·牛頓的重力定律解釋了前述的理論。後來觀察方法逐漸改良，引領人類意識到太陽系位於數十億恆星所形成的星系，稱為銀河系；隨後更發現，銀河系只是眾多星系之一。在最大尺度範圍上，人們假定星系的分布，且各星系在各個方向之間的距離皆相同，這代表著宇宙既沒有邊緣，也沒有所謂的中心。透過星系分布與譜線的觀察，產生了許多現代物理宇宙學的理論。20世紀前期，人們發現到星系具有系統性的紅移現象，表明宇宙正在；藉由宇宙微波背景輻射的觀察，表明宇宙具有起源。最後，1990年代後期的觀察，發現宇宙的膨脹速率正在加快，顯示有可能存在一股未知的巨大能量促使宇宙加速膨脹，稱做暗能量。而宇宙的大多數質量則以一種未知的形式存在著，稱做暗物質。 大爆炸理論是當前描述宇宙發展的宇宙學模型。目前主流模型，推測宇宙年齡為。大爆炸產生了空間與時間，充滿了定量的物質與能量；當宇宙開始膨脹時，物質與能量的密度也開始降低。在初期膨脹過後，宇宙開始大幅冷卻，引發第一波次原子粒子的組成，稍後則合成為簡單的原子。這些原始元素所組成的巨大星雲，藉由重力結合起來形成恆星。 目前有各種假說正競相描述著宇宙的終極命運。物理學家與哲學家仍不確定在大爆炸前是否存在任何事物；許多人拒絕推測與懷疑大爆炸之前的狀態是否可偵測。目前也存在各種多重宇宙的說法，其中部分科學家認為可能存在著與現今宇宙相似的眾多宇宙，而現今的宇宙只是其中之一。.
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安培定律
安培定律（Ampère's circuital law），又稱安培環路定律，是由安德烈-瑪麗·安培於1826年提出的一條靜磁學基本定律。安培定律表明，載流導線所載有的電流，與磁場沿著環繞導線的閉合迴路的路徑積分，兩者之間的關係為 其中，\mathbb是環繞著導線的閉合迴路，\mathbf是磁場（又稱為B場），d\boldsymbol是微小線元素向量，\mu_0是磁常數，I_是閉合迴路\mathbb所圍住的電流。 1861年，詹姆斯·馬克士威又將這方程式重新推導一遍，使得符合電動力學條件，並且發表結果於論文《論物理力線》內。馬克士威認為，含時電場會生成磁場，假若電場含時間，則前述安培定律方程式不成立，必須加以修正。經過修正後，新的方程式稱為馬克士威-安培方程式，是馬克士威方程組中的一個方程式，以積分形式表示為 其中，\mathbb是邊緣為\mathbb的任意曲面，\mathbf是穿過曲面\mathbb的電流的電流密度，\mathbf是電位移，d\mathbf是微小面元素向量。.
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廣義相對論中的質量
廣義相對論中的質量此一概念較之於狹義相對論中的質量更為複雜。事實上廣義相對論並沒有對「質量」這一詞彙提供單一的定義，而是提供了許多不同的定義，適用於不同的場合。在一些場合下，廣義相對論中一系統之質量甚至可能是無法定義的。.
弯曲时空中的麦克斯韦方程组
物理学中，弯曲时空中的麦克斯韦方程组（Maxwell's equations in curved spacetime）制约着弯曲时空（其间的度规可能不是闵可夫斯基性的）中的电磁场的动力学。它们可以被认为是真空中的麦克斯韦方程组在广义相对论框架中的扩展，而真空中的麦克斯韦方程组只是一般化的麦克斯韦方程组在局部平直时空中的特殊形式。但由于在广义相对论中电磁场本身的存在也会引起时空的弯曲，因此真空中的麦克斯韦方程组应被理解为一种出于方便的近似形式。 然而，这种形式的麦克斯韦方程组仅仅对真空情形下的麦克斯韦方程组有用，这也被称作“微观”麦克斯韦方程组。对于宏观上与各向异性的物质相关的麦克斯韦方程组，物质的存在会建立一个参考系从而使方程组不再是协变的。 阅读本条目需要读者了解平直时空中电磁理论的四维形式。 电磁场本身要求其几何描述与坐标选取无关，而麦克斯韦方程组在任何时空中的几何描述都是一样的，而不管这个时空是否是平直的。同时，当使用非笛卡尔的局部坐标时平直闵可夫斯基空间中的方程组会做同样的修改。例如本条目中方程组可以写成球坐标中的麦克斯韦方程组的形式。基于上述原因，更好的理解方法是将闵可夫斯基空间中的麦克斯韦方程组理解为一种特殊形式，而非将弯曲时空中的麦克斯韦方程组理解为一种相对论化的推广。.
圓對稱
在數學物理領域，一個定義域為二維空間的函數，假若只與離某參考點的距離有關，則此函數具有圓對稱性（circular symmetry）。對於一組以此參考點為圓心的同心圓，在同一個同心圓的每一個位置，函數值都相同。 在一個與帶電流的電線垂直的平面，磁場具有圓對稱性。一個具有圓對稱性的圖案是由同心圓構成的。.
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圓周率
圓周率是一个数学常数，为一个圆的周长和其直径的比率，约等於3.14159。它在18世纪中期之后一般用希腊字母π指代，有时也拼写为“pi”（）。 因为π是一个无理数，所以它不能用分数完全表示出来（即它的小数部分是一个无限不循环小数）。当然，它可以用像\frac般的有理数的近似值表示。π的数字序列被認為是随机分布的，有一种统计上特别的随机性，但至今未能证明。此外，π还是一个超越数——它不是任何有理数系数多项式的根。由於π的超越性质，因此不可能用尺规作图解化圆为方的问题。 几个文明古国在很早就需要计算出π的较精确的值以便于生产中的计算。公元5世纪时，南朝宋数学家祖冲之用几何方法将圆周率计算到小数点后7位数字。大约同一时间，印度的数学家也将圆周率计算到小数点后5位。历史上首个π的精确无穷级数公式（即π的莱布尼茨公式）直到约1000年后才由印度数学家发现。在20和21世纪，由于计算机技术的快速发展，借助计算机的计算使得π的精度急速提高。截至2015年，π的十进制精度已高达1013位。当前人类计算π的值的主要原因为打破记录、测试超级计算机的计算能力和高精度乘法算法，因为几乎所有的科学研究对π的精度要求都不会超过几百位。 因为π的定义中涉及圆，所以π在三角学和几何学的许多公式，特别是在圆形、椭球形或球形相關公式中广泛应用。由于用於特征值这一特殊作用，它也在一些数学和科学领域（例如数论和统计中计算数据的几何形状）中出现，也在宇宙学，热力学，力学和电磁学中有所出现。π的广泛应用使它成为科学界内外最广为人知的常数之一。人们已经出版了几本专门介绍π的书籍，圆周率日（3月14日）和π值计算突破记录也往往会成为报纸的新闻头条。此外，背诵π值的世界记录已经达到70,000位的精度。.
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磁单极子
磁单极子是理论物理学中指一些仅带有北極或南極单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。更专业地说，这种粒子是一种带有一个单位“磁荷”（类比于电荷）的粒子。科学界之所以如此感兴趣于磁单极子，是因为磁单极子在粒子物理学当中的重要性，大统一理论和超弦理论都预测了它的存在。这种物质的存在性在科学界時有紛爭，截至2013年末，尚未发现以基本粒子形式存在的磁单极子。可以说是21世纪物理学界重要的研究主题之一。 但是，非孤立的磁单极准粒子确实存在于某些凝聚态物质系统中，人工磁单极子已经被德国的一组研究者成功地制造出来。.
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磁場
在電磁學裡，磁石、磁鐵、電流及含時電場，都會產生磁場。處於磁場中的磁性物質或電流，會因為磁場的作用而感受到磁力，因而顯示出磁場的存在。磁場是一種向量場；磁場在空間裡的任意位置都具有方向和數值大小更精確地分類，磁場是一種贗矢量。力矩和角速度也是準向量。當坐標被反演時，準向量會保持不變。。 磁鐵與磁鐵之間，通過各自產生的磁場，互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷亦會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋基本粒子，像電子或正子等等，會產生自己內有的磁場，這是一種相對論性效應，並不是因為粒子運動而產生的。但是，對於大多數狀況，這磁場可以模想為是由粒子所載有的電荷因為旋轉運動而產生的。因此，這相對論性效應稱為自旋。磁鐵產生的磁場主要是由內部未配對電子的自旋形成的。。 當施加外磁場於物質時，磁性物質的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。產生磁場需要輸入能量，當磁場被湮滅時，這能量可以再回收利用，因此，這能量被視為儲存於磁場。 電場是由電荷產生的。電場與磁場有密切的關係；含時磁場會生成電場，含時電場會生成磁場。馬克士威方程組描述電場、磁場、產生這些向量場的電流和電荷，這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論，電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B，相對於參考系A，參考系B以有限速度移動。從參考系A觀察為靜止電荷產生的純電場，在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。 在量子力學裏，科學家認為，純磁場（和純電場）是虛光子所造成的效應。以標準模型的術語來表達，光子是所有電磁作用的顯現所依賴的媒介。對於大多數案例，不需要這樣微觀的描述，在本文章內陳述的簡單經典理論就足足有餘了；在低場能量狀況，其中的差別是可以忽略的。 在古今社會裡，很多對世界文明有重大貢獻的發明都涉及到磁場的概念。地球能夠產生自己的磁場，這在導航方面非常重要，因為指南針的指北極準確地指向位置在地球的地理北極附近的地磁北極。電動機和發電機的運作機制是倚賴磁鐵轉動使得磁場隨著時間而改變。通過霍爾效應，可以給出物質的帶電粒子的性質。磁路學專門研討，各種各樣像變壓器一類的電子元件，其內部磁場的相互作用。.
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磁矢势
磁矢势，又稱磁位、磁勢（magnetic potential），通常標記為 \mathbf 。磁向量勢的旋度是磁場，以方程式表示 其中，\mathbf 是磁場。 直觀而言，磁向量勢似乎不及磁場來得「自然」、「基本」，而在一般電磁學教科書亦多以磁場來定義磁向量勢。以前，很多學者認為磁向量勢並沒有實際意義，只是人為的物理量，除了方便計算以外，別無其它用途。但是，詹姆斯·馬克士威頗不以為然，他認為磁向量勢可以詮釋為「每單位電荷儲存的能量」，就好像電勢被詮釋為「每單位電荷儲存的能量」。相關論述，稍後會有更詳盡解釋。 磁向量勢並不是唯一定義的；其數值是相對的，相對於某設定數值。因此，學者會疑問到底儲存了多少動量？不論如何，磁向量勢確實具有實際意義。尤其是在量子力學裏，於1959年，阿哈諾夫－波姆效應闡明，假設一個帶電粒子移動經過某零電場、零磁場、非零磁向量勢場區域，則此帶電粒子的波函數相位會有所改變，因而導致可觀測到的干涉現象 。現在，越來越多學者認為電勢和磁向量勢比電場和磁場更基本。不單如此，有學者認為，甚至在經典電磁學裏，磁向量勢也具有明確的意義和直接的測量值。 磁向量勢與電勢可以共同用來設定電場與磁場。許多電磁學的方程式可以以電場與磁場寫出，或者以磁向量勢與電勢寫出。較高深的理論，像量子力學理論，偏好使用的是磁向量勢與電勢，而不是電場與磁場。因為，在這些學術領域裏所使用的拉格朗日量或哈密頓量，都是以磁向量勢與電勢表達，而不是以電場與磁場表達。 開爾文男爵最先於1851年引入磁向量勢的概念，並且給定磁向量勢與磁場之間的關係。.
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磁通量
磁通量，符號為 \Phi_B，是通過某给定曲面的磁場（亦称为磁通量密度）的大小的度量。磁通量的国际单位制單位是韦伯。.
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积分
积分是微积分学与数学分析裡的一个核心概念。通常分为定积分和不定积分两种。直观地说，对于一个给定的正实值函数 f(x)， f(x)在一个实数区间 上的定积分 可以理解为在 \textstyle Oxy坐标平面上，由曲线 (x,f(x))、直线x.
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立體角
立体角，常用字母Ω表示，是一个物体对特定点的三维空间的角度，是平面角在三维空间中的类比。它描述的是站在某一点的观察者测量到的物体大小的尺度。例如，对于一个特定的观察点，一个在该观察点附近的小物体有可能和一个远处的大物体有着相同的立体角。 锥体的立体角大小定义为，以锥体的顶点为球心作球面，该锥体在球表面截取的面积与球半径平方之比，单位为球面度。.
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经典电磁理论的协变形式
经典电磁理论的协变形式是指将经典的电磁学定律（主要包括馬克士威方程組和洛伦兹力）纳入狭义相对论的框架，利用洛伦兹协变的四维矢量和四维张量写成“外在协变”的形式。这种形式的好处在于，经典的电磁学定律在任意惯性坐标系下具有相同的形式，并能够使场和力在不同惯性系下的变换更加容易表述。 在本文中，闵可夫斯基度规的形式被规定为diag(1, -1, -1, -1)\,，这是参考了John David Jackson所编写的《经典电动力学》中所采用的形式；并且从头彻尾都使用了经典的张量代数以及爱因斯坦求和约定。.
电势能
在靜電學裏，電勢能（Electric potential energy）是處於電場的電荷分佈所具有的勢能，與電荷分佈在系統內部的組態有關。電勢能的單位是焦耳。電勢能與電勢不同。電勢定義為處於電場的電荷所具有的電勢能每單位電荷。電勢的單位是伏特。 電勢能的數值不具有絕對意義，只具有相對意義。所以，必須先設定一個電勢能為零的參考系統。當物理系統內的每一個點電荷都互相分開很遠（分開距離為無窮遠），都相對靜止不動時，這物理系統通常可以設定為電勢能等於零的參考系統。假設一個物理系統裏的每一個點電荷，從無窮遠緩慢地被遷移到其所在位置，總共所做的機械功為 W ，則這物理系統的電勢能 U 為 在這過程裏，所涉及的機械功 W ，不論是正值或負值，都是由這物理系統之外的機制賦予，並且，緩慢地被遷移的每一個點電荷，都不會獲得任何動能。 如此計算電勢能，並沒有考慮到移動的路徑，這是因為電場是保守場，電勢能只跟初始位置與終止位置有關，與路徑無關。.
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电偶极矩
在物理學裏，电偶极矩衡量正電荷分佈與負電荷分佈的分離狀況，即电荷系统的整體极性。 对于分别带有正电量 q 、負电量 - q 的两个点电荷的简单案例，电偶极矩 \mathbf 为： 其中，\mathbf 是从负电荷位置指至正电荷位置的位移向量。 这方程式意味着电偶极矩 \mathbf 的方向是从负电荷指向正电荷。注意到这跟在正电荷与负电荷之间的电场线的方向相反——从正电荷开始，在负电荷结束。这裏并没有矛盾，因为电偶极矩与電偶極子的取向有關，即與电荷的相对位置有关；它不能單獨直接地表示出電場線的方向。 稱這雙電荷系統為「物理電偶極子」。在距離超遠於兩個點電荷相隔距離之處，物理電偶極子所產生的電場，可以近似為其電偶極矩所產生的電場。令物理電偶極子的兩個點電荷相隔距離 \mathbf 趨向於 0 ，同時保持其電偶極矩 \mathbf 不變，則極限就是「點電偶極子」，又稱為「純電偶極子」。物理電偶極子產生的電場，其多極展開式的一次項目就是點電偶極子產生的電場。.
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电子工程
电子工程學（electronic engineering），是利用电子活动和效应的科学知识来设计、开发以及测试设备、系统或装备的一门工程学科。电子工程表示一个广泛的工程领域，覆盖了很多子领域，包括仪器工程、通信、半导体电路设计等等。 电子工程的应用形式涵盖了电动设备以及运用了控制技术、测量技术、调整技术、计算机技术，直至信息技术的各种电动开关。.
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电磁学
电磁学（英語：electromagnetism）是研究电磁力（電荷粒子之间的一种物理性相互作用） 的物理学的一个分支。电磁力通常表现为电磁场，如電場、磁場和光。电磁力是自然界中四种基本相互作用之一。其它三种基本相互作用是强相互作用、弱相互作用、引力。 電學與磁學領域密切相關。電磁學可以廣義地包含電學和磁學，但狹義來說是探討電與磁彼此之間相互關係的一門學科。 英文单词electromagnetism是两个希腊语词汇ἢλεκτρον（ēlektron，“琥珀”）和μαγνήτης（magnetic源自"magnítis líthos"（μαγνήτης λίθος），意思是“镁石”，一种铁矿）的合成词。研究电磁现象的科学是用电磁力定义的，有时称作洛伦兹力，是既含有電也含有磁的现象。 电磁力在决定日常生活中大多数物体的内部性质中发挥着主要作用。常见物体的电磁力表现在物体中单个分子之间的分子间作用力的结果中。电子被电磁波力学束缚在原子核周围形成原子，而原子是分子的构成单位。相邻原子的电子之间的相互作用产生化學过程，是由电子间的电磁力与动量之间的相互作用决定的。 电磁场有很多种数学描述。在经典电磁学中，电场用欧姆定律中的電勢与电流描述，磁場与电磁感应和磁化强度相关，而馬克士威方程組描述了由电场和磁场自身以及电荷和电流引起的电场和磁场的产生和交替。 电磁学理论意义，特别是基于“媒介”中的传播的性质（磁导率和电容率）确立的光速，推动了1905年阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论的发展。 虽然电磁力被认为是四大基本作用力之一，在高能量中弱力和电磁力是统一的。在宇宙的历史中的夸克時期，电弱力分割成电磁力和弱力。.
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电磁场
電磁場（electromagnetic field）是由帶電粒子的運動而產生的一種物理場。處於電磁場的帶電粒子會受到電磁場的作用力。電磁場與帶電粒子（電荷或電流）之間的交互作用可以用馬克士威方程組和勞侖茲力定律來描述。 電磁場可以被視為電場和磁場的連結。追根究底，電場是由電荷產生的，磁場是由移動的電荷（電流）產生的。對於耦合的電場和磁場，根據法拉第電磁感應定律，電場會隨著含時磁場而改變；又根據馬克士威-安培方程式，磁場會隨著含時電場而改變。這樣，形成了傳播於空間的電磁波，又稱光波。無線電波或紅外線是較低頻率的電磁波；紫外光或X-射線是較高頻率的電磁波。 電磁場涉及的基本交互作用是電磁交互作用。這是大自然的四個基本作用之一。其它三個是重力相互作用，弱交互作用和強交互作用。電磁場倚靠電磁波傳播於空間。 從經典角度，電磁場可以被視為一種連續平滑的場，以類波動的方式傳播。從量子力學角度，電磁場是量子化的，是由許多個單獨粒子構成的。.
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电荷守恒定律
在物理學裏，電荷守恒定律（law of charge conservation）是一種關於電荷的守恆定律。電荷守恒定律有兩種版本，「弱版電荷守恒定律」（又稱為「全域電荷守恒定律」）與「強版電荷守恒定律」（又稱為「局域電荷守恒定律」）。弱版電荷守恒定律表明，整個宇宙的總電荷量保持不變，不會隨著時間的演進而改變。注意到這定律並沒有禁止，在宇宙這端的某電荷突然不見，而在宇宙那端突然出現。強版電荷守恒定律明確地禁止這種可能。強版電荷守恒定律表明，在任意空間區域內電荷量的變化，等於流入這區域的電荷量減去流出這區域的電荷量。對於在區域內部的電荷與流入流出這區域的電荷，這些電荷的會計關係就是電荷守恒。 定量描述，這強版定律的方程式乃是一種連續方程式： 其中，Q(t)是在時間t某設定體積內的電荷量，Q_、Q_是在時間間隔內分別流入與流出這設定體積的電荷量。 上述兩種守恆定律建立於一個基礎原則，即電荷不能獨自生成與湮滅。假設帶正電粒子接觸到帶負電粒子，兩個粒子帶有電量相同，則因為這接觸動作，兩個粒子會變為中性，這物理行為是合理與被允許的。一個中子，也可以因貝他衰變，生成帶正電的質子、帶負電的電子與中性的反微中子。但是，任何粒子，不可能獨自地改變電荷量。物理學明確地禁止這種物理行為。更仔細地說，像電子、質子一類的亞原子粒子會帶有電荷，而這些亞原子粒子可以被生成或湮滅。在粒子物理學裏，電荷守恆意味著，在那些生成帶電粒子的基本粒子反應裏，雖然會有帶正電粒子或帶負電粒子生成，在反應前與反應後，總電荷量不會改變；同樣地，在那些湮滅帶電粒子的基本粒子反應裏，雖然會有帶正電粒子或帶負電粒子湮滅，在反應前與反應後，總電荷量絕不會改變； 雖然全域電荷守恒定律要求宇宙的總電荷量保持不變，到底總電荷量是多少仍舊是有待研究問題。大多數跡象顯示宇宙的電荷量為零，即正電荷量與負電荷量相同。.
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电通量
在电磁学中，电通量（Electric flux，符号：\Phi_E）是电场的通量，A是穿過曲面的面積，与穿过一个曲面的电场线的数目成正比。曲面S上的电通量由以下的曲面积分公式给出： 其中\mathbf是电场强度，d\mathbf是闭曲面S上的微分面积，其法线指向外侧。 对于封闭的高斯曲面，电通量由以下公式给出： 其中Q_S是曲面所包含的净电荷（包括自由电荷和束缚电荷），\varepsilon_0是真空电容率，E是電通量密度。这个关系即为电场的高斯定律的积分形式。它也是麦克斯韦方程组的四个方程之一。.
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物理学史
物理学主要是研究物质、能量及它們彼此之間的關係。它是最早形成的自然科学学科之一，如果把天文学包括在内则有可能是名副其实历史最悠久的自然科学。最早的物理学著作是古希腊科学家亚里士多德的《物理學》。形成物理学的元素主要来自对天文学、光学和力学的研究，而这些研究通过几何学的方法统合在一起形成了物理学。这些方法形成于古巴比伦和古希腊时期，当时的代表人物如数学家阿基米德和天文学家托勒密；随后这些学说被传入阿拉伯世界，并被当时的阿拉伯科学家海什木等人发展为更具有物理性和实验性的传统学说；最终这些学说传入了西欧，首先研究这些内容的学者代表人物是罗吉尔·培根。然而在当时的西方世界，哲学家们普遍认为这些学说在本质上是技术性的，从而一般没有察觉到它们所描述的内容反映着自然界中重要的哲学意义。而在古代中国和印度的科学史上，类似的研究数学的方法也在发展中。 在这一时代，包含着所谓“自然哲学”（即物理学）的哲学所集中研究的问题是，在基于亚里士多德学说的前提下试图对自然界中的现象发展出解释的手段（而不仅仅是描述性的）。根据亚里士多德的学说以及其后的经院哲学，物体运动是因为运动是物体的基本自然属性之一。天体的运动轨迹是正圆的，这是因为完美的圆轨道运动被认为是神圣的天球领域中的物体运动的内在属性。冲力理论作为惯性与动量概念的原始祖先，同样来自於这些哲学传统，并在中世纪时由当时的哲学家、伊本·西那、布里丹等人发展。而古代中国和印度的物理传统也是具有高度的哲学性的。.
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物理学定律列表
物理学定律列表列出了各項物理範疇的所有條定律，包括力學、熱學、光學等等。.
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鏡像法
鏡像法（又称镜像电荷法）是一種解析靜電學問題的基本工具。對於靜電學問題，鏡像法將原本問題的某些元素改換為假想電荷，同時保證仍然滿足定解問題原有的的邊界條件（請參閱狄利克雷邊界條件或諾伊曼邊界條件）。 例如，給定一個由一片無限平面導體和一個點電荷構成的物理系統，這無限平面導體可以被視為一片鏡子，在鏡子裡面的鏡像電荷與鏡子外面的點電荷，所形成的新系統，可以使得導體平面上的電場垂直于導體，與原本系統等價。藉此方法，我們可以將問題簡化，很容易地計算出導體外的電勢、導體的表面感應電荷密度、總感應電荷等等。 镜像法的有效性是的必然结果，该定理指出如果指定了在体积 V 的整个区域内的电荷密度和 V 的所有边界上的电位值，区域 V 内的电位唯一确定。另外，应用此结果到高斯定理的微分形式就能表明，在由导体包围的包含电荷密度为 ρ 的体积 V 中，如果每个导体所带电荷已经给出，那么电场是唯一确定的。拥有电势或电场的信息以及相应边界条件，只要在指定区域的电荷分布满足泊松方程并设定正确的边界值，我们就可以把我们考虑的电荷分布换为更容易分析的结构。.
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靜電學
電學是研究「靜止電荷」的特性及規律的一門學科，電學的領域之一。靜電即電荷在靜止時的狀態，沒有電荷流動。而靜止電荷所建立的電場稱為靜電場，是指不隨時間變化的電場，該靜電場對於場中的電荷有作用力。.
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表面电荷
表面电荷即在界面处存在的电荷。有很多过程可以使表面带电，比如离子吸附、质子化或去质子化、表面的化学基团发生电离、外加电场。表面电荷会产生电场，使粒子之间有排斥或吸引的相互作用，这是很多胶体性质的成因。 物体处于流体中一般都會带上电荷。几乎所有的流体都会含有离子，包括正离子（阳离子）和负离子（阴离子），离子与表面會有相互作用，导致有离子吸附到物体表面。 另外一个表面电荷的机制是，表面的化学基团发生电离。.
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馬克士威方程組
克士威方程組（Maxwell's equations）是一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程。該方程組由四個方程式組成，分別是描述电荷如何产生电场的高斯定律、表明磁单极子不存在的高斯磁定律、解釋时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律，以及說明电流和时变电场怎样产生磁场的馬克士威-安培定律。馬克士威方程組是因英国物理学家詹姆斯·馬克士威而命名。馬克士威在19世紀60年代構想出這方程組的早期形式。 在不同的領域會使用到不同形式的馬克士威方程組。例如，在高能物理學與引力物理學裏，通常會用到時空表述的馬克士威方程組版本。這種表述建立於結合時間與空間在一起的愛因斯坦時空概念，而不是三維空間與第四維時間各自獨立展現的牛頓絕對時空概念。愛因斯坦的時空表述明顯地符合狹義相對論與廣義相對論。在量子力學裏，基於電勢與磁勢的馬克士威方程組版本比較獲人們青睞。 自從20世紀中期以來，物理學者已明白馬克士威方程組不是精確规律，精確的描述需要藉助更能顯示背後物理基礎的量子電動力學理論，而馬克士威方程組只是它的一種經典場論近似。儘管如此，對於大多數日常生活中涉及的案例，通過馬克士威方程組計算獲得的解答跟精確解答的分歧甚為微小。而對於非經典光、雙光子散射、量子光學與許多其它與光子或虛光子相關的現象，馬克士威方程組不能給出接近實際情況的解答。 從馬克士威方程組，可以推論出光波是電磁波。馬克士威方程組和勞侖茲力方程式是經典電磁學的基礎方程式。得益于這一組基礎方程式以及相關理論，許多現代的電力科技與電子科技得以被發明并快速發展。.
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馬克士威應力張量
在電磁學裏，馬克士威應力張量(Maxwell stress tensor)是描述電磁場帶有之應力的二階張量。馬克士威應力張量可以表現出電場力、磁場力和機械動量之間的相互作用。對於簡單的狀況，例如一個點電荷自由地移動於均勻磁場，應用勞侖茲力定律，就可以很容易地計算出點電荷所感受的作用力。但是，當遇到稍微複雜一點的狀況時，這很普通的程序會變得非常困難，方程式洋洋灑灑地一行又一行的延續。因此，物理學家通常會聚集很多項目於馬克士威應力張量內，然後使用張量數學來解析問題。.
高斯單位制
斯單位制（Gaussian units）是一種計量單位的制度，屬於公制，是從厘米-克-秒制衍生，電磁單位系統中最常見的一種單位制。在厘米-克-秒制內，又有幾組互相衝突的電磁單位，不單只存在有高斯單位。所以，使用術語「厘米-克-秒單位」很可能會引起分歧義，必需儘量避免。 除了高斯單位制以外，最常用的別種選擇是國際單位制。在大多述領域，國際單位制是主要使用的單位制。隨著時光的流易，越來越多的人士選擇摒棄高斯單位制，改採用國際單位制。高斯單位制與國際單位制之間的單位轉換並不像平常單位轉換那樣簡易。例如，電磁學的物理定律方程式，像馬克士威方程組，依使用哪種單位制而定，需要做相關調整；在高斯單位制是無量綱的物理量，像電容率或磁導率，換到國際單位制，可能會變為具有量綱。.
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高斯面
斯面又称高斯曲面，是一个三维封闭曲面，用于运用高斯定理计算向量场的通量，例如重力场、电场和磁场。这是一个任意形状的封闭曲面，通过对其进行曲面积分运算，可以求出曲面中包含的场源总量，例如重力场中包含的物质总量和静电场场源中包含的总电荷量，等等，也可以反过来从场源推算它产生的场。 例如这里所举的最常见的情况，运用高斯曲面和高斯定理计算电场的时候，运用对称性选择恰当的高斯面，可以简化所研究的问题，使曲面积分更简单。如果高斯曲面上的每一点都能使该点垂直曲面的电场分量为常数，进行曲面积分的时候就能大大简化运算，因为常数可以从积分式中被提取出来。.
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高斯重力定律
斯重力定律也称为高斯引力通量定律, 描述的是通过一个闭曲面的引力通量与其中包含的质量之间的关系, 本质上等价于牛顿万有引力定律.
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論物理力線
《論物理力線》（On Physical Lines of Force）是詹姆斯·馬克士威於1861年發表的一篇論文。在這篇論文裏，他闡述了可以比擬各種電磁現象的「分子渦流理論」，和電位移的概念，又論定光波為電磁波。馬克士威又將各種描述電磁現象的定律整合為馬克士威方程組。.
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费曼物理学讲义
英語精裝版的《費曼物理學講義》，夹带有《费曼物理学诀窍》。 《费曼物理学讲义》（The Feynman Lectures on Physics）又译《费恩曼物理学讲义》，由理查德·費曼、羅伯·雷頓及馬修·山德士合著，被認為是费曼最易理解的专业作品，适用于任何对物理有兴趣的读者。该书今天已成为对现代物理的經典介绍，包括数学、电磁学、经典力学、量子物理学及物理学同其它学科的关系等。该书分为3卷。第1卷主要讲力学、光学、电磁辐射和热力学；第2卷主要讲电磁学和电动力学；第3卷主要讲量子力学。.
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電
電是靜止或移動的電荷所產生的物理現象。在大自然裏，電的機制給出了很多眾所熟知的效應，例如閃電、摩擦起電、靜電感應、電磁感應等等。 很久以前，就有許多術士致力於研究電的現象，但所得到的結果乏善可陳。直到十七和十八世紀，才出現了一些在科學方面重要的發展和突破，不過在那時，電的實際用途並不多。十九世紀末，由於電機工程學的進步，電才進入了工業和家庭裡。從那時開始，日新月異、突飛猛進的快速發展帶給了工業和社會巨大的改變。作為能源的一種供給方式，電有許多優點，這意味著電的用途幾乎是無可限量。例如，交通、取暖、照明、電訊、計算等等，都必須以電為主要能源。進入二十一世紀，現代工業社會的骨幹仍是電能。.
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電場
電場是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。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，则除静电场外，还有磁场出现。除了电荷以外，隨著時間流易而变化的磁场也可以生成电场，這種電場叫做涡旋电场或感应电场。迈克尔·法拉第最先提出電場的概念。.
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電容
在電路學裡，給定電壓，電容器儲存電荷的能力，稱為電容（capacitance），標記為C。採用國際單位制，電容的單位是法拉（farad），標記為F。電路圖中多半以C開頭標示電容，例：C01、C02、C03、C100等。 平行板電容器是一種簡單的電容器，是由互相平行、以空間或介電質隔離的兩片薄板導體構成。假設這兩片導板分別載有負電荷與正電荷，所載有的電荷量分別為-Q\,\!、+Q\,\!，兩片導板之間的電位差為V，則這電容器的電容C為 1法拉等於1庫侖每伏特，即電容為1法拉的電容器，在正常操作範圍內，每增加1伏特的電位差可以多儲存1庫侖的電荷。 電容器所儲存的能量等於充電所做的功。思考前述平行板電容器，搬移微小電荷元素\mathrmq從帶負電薄板到帶正電薄板，每對抗1伏特的電位差，需要做功\mathrmW： 將這方程式積分，可以得到儲存於電容器的能量。從尚未充電的電容器（q.
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電位移
在電磁學裏，電位移是出現於馬克士威方程組的一種向量場，可以用來解釋電介質內自由電荷所產生的效應。電位移\mathbf以方程式定義為 其中，\varepsilon_是電常數，\mathbf是電場，\mathbf是電極化強度。.
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電勢
在静電學裡，電勢（electric potential）定義為處於電場中某个位置的單位電荷所具有的電勢能。電勢又稱為電位，是純量。其數值不具有絕對意義，只具有相對意義，因此為了便於分析問題，必須設定一個參考位置，並把它設為零，稱為零勢能點。通常，會把無窮遠處的電勢設定為零。那麼，電勢可以定義如下：假設檢驗電荷從無窮遠位置，經過任意路徑，克服電場力，緩慢地移動到某位置，則在這位置的電勢，等於因遷移所做的機械功與檢驗電荷量的比值。在國際單位制裏，電勢的度量單位是伏特（Volt），是為了紀念意大利物理學家亞歷山德羅·伏打（Alessandro Volta）而命名。 電勢必需滿足帕松方程式，同時符合相關邊界條件；假設在某區域內的電荷密度為零，則帕松方程式約化為拉普拉斯方程式，電勢必需滿足拉普拉斯方程式。 在電動力學裏，當含時電磁場存在的時候，電勢可以延伸為「廣義電勢」。特別注意，廣義電勢不能被視為電勢能每單位電荷。.
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電磁場的動力學理論
《電磁場的動力學理論》（A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field）是一篇詹姆斯·馬克士威發於1864年的論文，這篇論文是他所寫的第三篇關於電磁學的論文。在這篇論文裏，他首次系統性地陳列出馬克士威方程組。馬克士威又應用了先前在他的1861年論文《論物理力線》裏提出的位移電流的概念，來推導出電磁波方程式。由於這導引將電學、磁學和光學聯結成一個統一理論。這創舉現在已被物理學術界公認為物理學史的重大里程碑。 這篇論文明確地闡明，能量儲存於電磁場內。因此，它在歷史上首先建立了場論的基礎概念。.
電磁場的數學表述
在電磁學裏，有幾種電磁場的數學表述，這篇文章會講述其中三種表述。.
電荷密度
在電磁學裏，電荷密度是一種度量，描述電荷分佈的密度。電荷密度又可以分類為線電荷密度、面電荷密度、體電荷密度。 假設電荷分佈於一條曲線或一根直棒子，則其線電荷密度是每單位長度的電荷密度，單位為庫侖／公尺 (coulomb/meter) 。假設電荷分佈於一個平面或一個物體的表面，則其面電荷密度是每單位面積的電荷密度，單位為庫侖／公尺2。假設電荷分佈於一個三維空間的某區域或物體內部，則其體電荷密度是每單位體積的電荷密度，單位為庫侖／公尺3。 由於在大自然裏，有兩種電荷，正電荷和負電荷，所以，電荷密度可能會是負值。電荷密度也可能會跟位置有關。特別注意，不要將電荷密度與電荷載子密度 (charge carrier density) 搞混了。 電荷密度與電荷載子的體積有關。例如，由於鋰陽離子的半徑比較小，它的體電荷密度大於鈉陽離子的體電荷密度。.
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電極化率
在電磁學裏，電介質因響應外電場的施加而極化的程度，可以用電極化率（electric susceptibility，\chi_e ）來衡量。電極化率又可以用來計算物質的電容率。因此，電極化率會影響這物質內各種其它可能發生的現象，像電容器的電容、光波傳播於物質內部的光速等等。 對於均向性、線性、均勻的電介質，電極化率定義為 其中，\mathbf 是電場，\mathbf 是電極化強度，\varepsilon_0 是電常數。 由於電位移 \mathbf 定義為 所以，電位移與電場成正比： 其中，\varepsilon 是電容率。 定義相對電容率 \varepsilon_ 為電容率與電常數的比例： 那麼，一個電介質的電極化率與相對電容率的關係式為 在自由空間裏， 假若，電介質是各向异性的，則電極化率是一個二階張量。.
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連續性方程式
在物理學裏，連續性方程式（continuity equation）乃是描述守恆量傳輸行為的偏微分方程式。由於在各自適當條件下，質量、能量、動量、電荷等等，都是守恆量，很多種傳輸行為都可以用連續性方程式來描述。 連續性方程式乃是定域性的守恆定律方程式。與全域性的守恆定律相比，這種守恆定律比較強版。在本條目內的所有關於連續性方程式的範例都表達同樣的點子──在任意區域內某種守恆量總量的改變，等於從邊界進入或離去的數量；守恆量不能夠增加或減少，只能夠從某一個位置遷移到另外一個位置。 每一種連續性方程式都可以以積分形式表達（使用通量積分），描述任意有限區域內的守恆量；也可以以微分形式表達（使用散度算符），描述任意位置的守恆量。應用散度定理，可以從微分形式推導出積分形式，反之亦然。.
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恩绍定理
恩绍定理（Earnshaw's theorem）指出点粒子集不能被稳定维持在仅由电荷的静电相互作用构成的一个稳定静止的力学平衡结构。该定理首次被英国数学家塞缪尔·恩绍于1842年证明。该定理通常被用于磁场中，但该定理最初被应用于静电场中。该定理适用于经典平方反比定律的力（静电力和引力），同时也适用于磁铁和順磁性材料或者其它任意组合（但非抗磁性材料）的磁场力。.
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梅子布丁模型
梅子布丁模型（Plum pudding model，又称枣糕模型、葡萄干布丁模型、西瓜模型、湯姆森模型等）是1904年約瑟夫·湯姆森提出的原子结构模型。.
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毕奥-萨伐尔定律
在靜磁學裏，必歐-沙伐定律（--）以方程式描述，電流在其周圍所產生的磁場。採用靜磁近似，當電流緩慢地隨時間而改變時（例如當載流導線緩慢地移動時），這定律成立，磁場與電流的大小、方向、距離有關。必歐-沙伐定律是以法國物理學者讓-巴蒂斯特·必歐與菲利克斯·沙伐命名。 必歐-沙伐定律表明，假設源位置為\mathbf'的微小線元素\mathrm\boldsymbol'有電流I，則\mathrm\boldsymbol' 作用於場位置\mathbf的磁場為 其中，\mathrm\mathbf是微小磁場（這篇文章簡稱磁通量密度為磁場），\mu_0是磁常數。 已知電流密度\mathbf(\mathbf')，則有： 其中，\mathrm^3'為微小體積元素，\mathbb'是積分的體積。 在空氣動力學中，以渦度對應電流、速度對應磁場強度，便可應用必歐-沙伐定律以計算渦線 (vortex line)導出的速度。.
法拉第冰桶实验
法拉第冰桶实验是英国科学家麥可·法拉第在1843年进行的一项简单的靜電學实验，以演示导电容器上的静电感应现象。这个容器，法拉第用的是一个装冰的铁桶，实验因而得名John Ambrose Fleming, 。实验表明，一导电壳体内封入的電荷会在壳上感应出等量电荷，并且在导体中，电荷全部驻留在表面上。它还演示了电磁屏蔽的原理，这在法拉第笼中也有应用。冰桶实验是第一个对静电荷的精确的定量实验。今天在讲座演示和物理实验课中，该实验仍用以讲解静电原理。.
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洛伦兹-亥维赛单位制
洛伦兹-亥维赛单位制（或称亥维赛-洛伦兹单位制）是一种衍生自厘米-克-秒制的单位系统，主要用于电磁学领域。其得名于荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹与英国数学家奥利弗·亥维赛。与同是衍生自厘米-克-秒制的高斯单位制类似，在使用这种单位制时，电常数及磁常数并不在方程中出现，而是整合于相关的单位中。相对于国际单位制，洛伦兹-亥维赛单位制可以视作调整麦克斯韦方程组，归一与，转而在麦克斯韦方程组中使用光速的结果。 与国际单位制类似，洛伦兹-亥维赛单位制是有理化的，即在方程中不会出现系数。这一点与同是衍生自CGS制的高斯单位制不同。正是由于这一单位制是有理化的，其会特别符合量子场论的需求：在该理论所涉及的拉格朗日量中不会出现系数。同时，电荷、电磁场依据洛伦兹-亥维赛单位制所得到的定义也会由于系数而发生改变。洛伦兹-亥维赛单位制在弦论这样计算所涉及的空间维度大于三的情形中特别适用，并且还常用于狭义相对论计算。.
本構關係
在電磁學裏，為了要應用宏观馬克士威方程組，必須分別找到\mathbf場與\mathbf場之間，和\mathbf場與\mathbf場之間的關係。這些稱為本構關係的物理性質，設定了束縛電荷和束縛電流對於外場的響應。它們實際地對應於，一個物質響應外場作用而產生的電極化或磁化。 本構關係式的基礎建立於\mathbf場與\mathbf場的定義式： 其中，\mathbf是電極化強度，\mathbf是磁化強度。 本構關係式的一般形式為 在解釋怎樣計算電極化強度與磁化強度之前，最好先檢視一些特別案例。.
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亦称为 高斯通量定理。