总复习电磁学ppt课件

研究什么？,描述,性质,电荷在电场中受力,电场力对运动电荷作功,叠加法,高斯定理,叠加法,定义式,通量,环流,1,本章小结,静电场,2,知识点框图,两个物理量,两个基本方程,两种计算思路,3,1.基本概念,(1)电场强度定义,(2)电通量,(3)电势,2.基本的定律和定理,(1)库仑定律,(2)场强叠加原理,(3)高斯定理,基本概念和规律,4,(4)静电场的环流定理,电场强度:,(点电荷系),电势:,(点电荷系),(5)电场强度与电势的关系,5,电荷具有一定分布的情况下,用电荷密度表示dq。,电荷线密度:,电荷面密度:,电荷体密度:,(化为分量式计算),(6)电场强度等于电势的负梯度,6,3.已知电荷分布求场强的方法,(1)点电荷电场的叠加,(2)高斯定理求特殊对称电荷电场,(3)已知电荷电场的分布,叠加求较复杂电荷电场,(4)已知电势的分布,用微分(梯度)求电场强度,4.已知电荷分布求电势的方法,(1)点电荷电势的叠加,(2)利用电场强度的线积分,(3)已知场源电荷电势的分布,叠加求较复杂电荷的电势,加法和减法,加法和减法,7,5.几种典型带电体的电场强度和电势,(1)点电荷及球对称电荷以外空间,(2)无限长均匀带电圆柱面（或直棒）,(3)无限大均匀带电平面外,球对称,拄对称,面对称,推广:均匀带电球面（球体）;球对称(=(r)带电球体。,推广：无限长均匀带电圆柱体,推广：无限长均匀带电平板,8,1.静电场中，下列说法正确的是：,选择题：,9,2.如图，一无限大均匀带电平面附近放置一与之平行的无限大导体平板。已知带电平面的电荷面密度为，导体板两表面1和2的感应电荷面密度为：,10,3.一带电金属球壳，球壳内充满电介质，下列说法正确的是：,11,4.关于高斯定理，下列说法正确的是：,12,6.一空气平行板电容器接上电源后，在不切断电源的情况下，浸入煤油中，板间电场强度和电位移的变化情况是：,E和D均减小；,E和D均增大；,E不变，D减小；,13,7.一空气平板电容器充电后与电源断开，然后在极板间充满均匀电介质，则场强的大小E、电容C、电压U、电场能量W四个量与充入介质前相比为：,E,C,U,W,E,C,U,W,E,C,U,W,14,填空题：,1.如图，导体球A带电Q，外套一内外半径分别为R1、R2的同心球壳，则、区域：,若球壳为导体，各点电位移的大小为：,若球壳为相对介电常数为r电介质，各点场强的大小为：,0,0,0,D1=_;D2=_;D3=_;D4=_.,E1=_;E2=_;E3=_;E4=_.,15,2.如图，在边长为a的正方形平面的中垂线上、距中心a/2处，有一电量为q的点电荷。如取平面的正法线方向如图，则通过该平面：,16,3.如图，两相同的平行板电容器A和B,串联后接在电源上，再在B中充满均匀电介质，则电容器B下列各量的变化情况是：,（填增大、减小、不变）,电容：_;,电量：_;,电压：_;,电场强度：_。,增大,增大,减小,减小,17,真空中的稳恒磁场,磁场的描述,2.几何描述：磁感应线：(1)B线上某点的切线方向是该点B的方向；(2)磁感应线愈密的地方磁场愈强。,磁通量,由毕奥萨伐尔定律可得到运动电荷激发的磁场,（1）一段载流直导线外一点的磁感应强度,2.安培环路定理,1.磁场的高斯定理,安培定律,B的方向沿的方向,毕奥萨伐尔定律,圆心处,（3）载流直螺线管的磁场,无限长时,运动电荷在外磁场中受到的磁力：,电磁场对运动电荷的作用力,载流平面线圈在均匀磁场B中受到磁力矩的作用,式中,为线圈的磁矩,知识框架,基本规律,1.磁感应强度B,B是描写磁场本身性质的物理量,B的大小,1.电流激发磁场的规律,2.对于有限长的载流导线,几种典型载流导线所产生的磁感应强度,（2）载流圆线圈轴线上一点的磁感应强度,无限长时,(2)载流螺绕环内任一点处,1.任意形状的载流导线上的电流元在外磁场中受的安培力,2.若导线为有限长,磁场的性质,稳恒磁场,由安培环路定理求几种典型载流体的磁感应强度分布,(1)无限长均匀载流圆柱体(半径为R),(3)无限大载流平面外一点(电流密度为i),抗磁质()；顺磁质()；铁磁质().,磁场中的磁介质,1.三种磁介质,2.有关物理量,(1)磁化强度,在各向同性磁介质中,(2)磁场强度矢量(是辅助物理量),对均匀各向同性磁介质,3.基本定理,(1)对于介质中的总场B；高斯定理仍然成立,(2)有磁介质时的安培环路定理,说明；安培环路定理中的电流是闭合恒定电流.,18,稳恒磁场小结,一.基本概念,4.磁通量,19,20,解题步骤：,b.将电流分成电流元,然后，从毕奥萨伐尔定律解出dB的大小与方向;,c.按坐标轴方向分解，求得dBx,dBy,dBz,指明的方向。,或者用矢量式表示,d.,注意：直接对dB积分是常见的错误，一般BdB,a.根据载流导线的形状或磁场分布的特点，选择适当的坐标系。,21,（1）载流直导线的磁场：,角增加的方向与电流方向相同，则为正，反之，则为负。,长直电流的磁场,半长直电流的磁场,22,（2）圆电流的磁场,轴线上任一点P的磁场,圆电流中心的磁场,圆电流的中心的,1/n圆电流的中心的,23,（3）载流密绕直螺线管内部的磁场,（4）运动电荷所激发的磁场为,24,25,三.稳恒磁场的基本性质：,1.磁场的高斯定理：,2.安培环路定理,26,27,28,电磁感应小结,电磁感应,29,30,一.电磁感应的基本规律：,31,感应电流,若为N匝,2.楞次定律：用于判断感应电流的方向,二.动生电动势和感生电动势,32,三.自感、互感和磁场能量,1）自感,自感电动势,33,3.自感磁能,磁场能量密度,磁场能量,34,1.位移电流,为了使安培环路定理具有更普遍的意义,麦克斯韦提出位移电流假设。,电磁场与电磁波小结,2.麦克斯韦方程组,麦克斯韦电磁理论的基本思想有两点：,除静止电荷产生无旋电场外，变化的磁场产生涡旋电场；,除传导电流激发磁场外，变化的电场（位移电流）也激发涡旋磁场。,3.电磁波,变化的电场、变化的磁场相互激发，相互转化；以一定的速度由近及远地向周围空间传播电磁波。,35,例1.两平行长直导线相距4010-2m，每条导线载有电流20A，如图2所示，则通过图中矩形面积abcd的磁通量=_.,36,在半径为R的圆柱形空间中存在着均匀磁场，B的方向与柱的轴线平行。如图所示，有一长为l的金属棒放在磁场中，设B随时间的变化率为常量。试证：棒上感应电动势的大小为,证1：取闭合回路OPQ由法拉第电磁感应定律，有,OP、QO段，因为Ek（涡旋电场）的方向与径向垂直，与dl矢量点积为0。,例2：,37,在半径为R的圆柱形空间中存在着均匀磁场，B的方向与柱的轴线平行。如图所示，有一长为l的金属棒放在磁场中，设B随时间的变化率为常量。试证：棒上感应电动势的大小为,证2：在rR区域，感生电场强度的大小,设PQ上线元dx处，Ek的方向如图所示，则金属杆PQ上的电动势为,38,如图所示，一长为，质量为m的导体棒CD，其电阻为R，沿两条平行的导电轨道无摩擦地滑下，轨道的电阻可忽略不计，轨道与导体构成一闭合回路。轨道所在的平面与水平面成角，整个装置放在均匀磁场中，磁感应强度B的方向为竖直向上。求：（1）导体在下滑时速度随时间的变化规律；（2）导体棒CD的最大速度vm。,感应电流所受安培力的方向？,例3：,39,导体棒沿轨道方向的动力学方程为,将式（l）代入式（2），并令,则有,分离变量并两边积分,如图所示，