大学物理电磁学ppt课件

1 2011年10月31日 物理学院顾兵gubing 电磁学复习 2 第10章真空中的静电场 10 1电荷库仑定律10 2电场电场强度10 3静电场的高斯定理10 4静电场的环路定理电势 知识点 带电体的电场强度和电势 高斯定理及其应用 典型例题 例10 2 例10 3 例10 5 例10 6 例10 7 例10 8 需更正 例10 10 典型习题 P2410 2 3 6 9 10 12 14 15 17 18 电场强度和电势的叠加 3 第10章静电场 库仑定律 电场场强 矢量和 U代数和 正电荷受力方向 基本思想 场的叠加 点电荷间 点电荷受力 连续带电体受电场力 4 环路定理 高斯定理 重要定理 基本物理量 场强和电势 静电场是保守场 静电场是有源场 5 场强的计算 矢量和 叠加法 高斯法 球 轴 面对称时 q连续 取微元 q分立 点电荷电场 判方向 分解 同向积分 6 电势的计算 代数和 定义 沿a P0任意路径的积分 E是积分路径上的场强分布 点电荷 对带电体分布区域积分 点电荷系 代数和 连续带电体 7 点电荷在电场中的电势能 电场力对电荷作功 电场中任意两点间的电势差 互能 8 几个常用的计算结果 4 带电圆环轴线上的电场和电势 点电荷的电势 方向 x 2 无限长带电直线的电场 1 点电荷的场强 9 第11章导体和电介质的静电场 11 1导体的静电平衡11 2电容器及其电容11 3静电场中的电介质11 4有电介质时的高斯定理11 5静电场中的能量 10 知识点 典型例题 例11 1 例11 3 例11 5 典型习题 P5011 1 6 8 10 14 17 19 20 21 22 静电平衡状态下导体上电荷分布 电场强度和电势 电容器的电容及其储能 电介质的极化 求D E P 电场能量 11 第11章导体和电介质的静电场 1 导体的静电平衡条件 2 静电平衡时导体上的电荷分布特点 有导体时计算场强 或q 的一般方法电荷守恒导体静电平衡条件 E内 0 U 常数 场强叠加 或电势叠加 12 电容器的电容 平行板电容器 圆柱形电容器 球形电容器电容 电容器储能 充电介质 13 3 电介质极化 在外场E0中 有极分子 无极分子 位移极化 取向极化 P 电极化强度 n 介质外法向 介质内部总场 充介质 在 E的表面出现极化电荷 14 4 电介质中的高斯定理 电位移矢量 对各向同性均匀电介质 有介质时先求D 只考虑q0 再求 相对介电常数 介电常数 5 电场能量 15 第12章直流电和交流电 12 1电流恒定电流12 2欧姆定律焦耳定律12 3电源电动势12 4全电路欧姆定律12 5基尔霍夫方程组12 6电容器的充放电过程12 7交流电 知识点 恒定电路中路段电压和回路中电流的计算 典型例题 基尔霍夫方程组应用举例 典型习题 P7412 7 9 11 12 13 14 15 16 16 充电 放电 路端电压 电源内阻上的电势降 放电 I 充电 I 方向规定 电源电动势 电源充放电时的功率转换 充电 放电 电源功率 放电 电源输出功率 负载功率 充电 外电路输入电源功率 内阻功率 17 闭合电路的欧姆定律 单回路 先任意设定电路中的电流I方向 e方向与I一致 e为正 反之e为负 电动势正负取向规定 分别是电路总负载电阻和电源内阻之和 按图示的电流方向 I 0 电流实际方向与图示I一致 反之相反 e方向 回路电压定理 18 基尔霍夫第一方程组 节点的电流方程 规定 流出 流入 通过节点电流的代数和为零 任一回路电压降的代数和为零 基尔霍夫第二方程组 回路的电压方程 电阻 电流方向与绕行方向相同时 电阻上压降为正 反之为负 电源 沿绕行方向 从电源正极到电源负极 压降为正 反之为负 C 例 C 19 第13章恒定磁场 13 1磁场磁感应强度13 2毕奥 萨伐尔定律13 3恒定磁场的安培环路定理13 4磁介质磁化13 5有磁介质时的安培环路定理高斯定理13 6铁磁质13 7带电粒子在磁场中的运动13 8磁场对载流导线的作用 20 知识点 典型例题 例13 1 例13 2 例13 4 例13 5 例13 6 例13 7 例13 8 典型习题 P10913 10 11 12 14 15 17 18 19 20 21 25 26 30 毕奥 萨伐尔定律求载流直导线 线圈 的磁场 有无磁介质时的安培环路定理及其应用 磁场对载流导线的作用力 带电粒子在均匀磁场中的运动 霍耳效应 载流线圈在磁场中所受磁力矩 磁介质的极化 求H B M 21 第13章恒定磁场 重要结果 直线 圆环 螺线管 22 安培定律 载流导线 电流元 运动电荷 洛仑兹力 载流线圈 磁矩 磁力矩 自身性质定 23 磁场的两个重要定理 磁场无源 单面磁通量计算 磁高斯定理 安培环路定理 磁场有漩 非保守场 应用环路定理求对称性磁场 轴 注意区别 24 2 磁介质 分子电流观 电子运动 分子电流 轨道 自旋 等效圆电流 分子磁矩 pm 磁介质磁化 抗磁质 顺磁质 pm B0 在外场B0作用下 磁化 磁化面电流 附加 磁介质中总磁场 磁化强度 磁化面电流密度 介质表面 25 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 在真空中 1 2 各向同性磁介质中 讨论 磁导率 相对磁导率 磁化率 26 磁介质中安培环路定理的应用 求出B 求均匀磁介质中特殊对称性的磁场 H 求解方法类似于 I分布 分析H 同B 对称性 选合适的L 27 第14章电磁感应与电磁波 14 1电磁感应现象及其基本规律14 2感应电动势14 3互感和自感14 4磁场的能量14 5位移电流麦克斯韦方程14 6电磁振荡和电磁波 知识点 典型例题 例14 1 例14 3 例14 4 例14 5 典型习题 P13914 7 8 9 12 14 17 18 20 感应电动势的大小和方向 动生电动势和感生电动势 互感系数和自感系数及其磁能 位移电流 28 感应电动势 普适式 感生电动势 磁场变化 感生电场 先积分求 对运动的导线L积分 对导线所围面积积分 第14章电磁感应与电磁波 动生电动势 导线运动 再求导得 29 互感系数 普适式 L一定 自感磁能 自感系数 互感磁能 长直螺线管 30 磁场能量密度 非均匀磁场能量 小体元能量 总能量 积分遍及磁场存在的空间 均匀磁场的能量 磁场的能量 31 补充习题 32 例1如图所示的均匀带电线 单位长度上带电 求o点处的场强和电势 解 直线 方向 x 弧线 33 求电势 问题1 若o处有电荷q 则其受力 直线 弧线 问题2 若o处有电荷q 则电势能 34 例2 均匀带电球体 半径R 带电量Q 求球内 外电势分布 解 先求E分布 用高斯定理 电势分布 35 例3同轴电缆由内径为R1 外径为R2的两无限长金属圆柱面构成 单位长度带电量分别为 其间充有 r电介质 求 两柱面间的场强E 电势差U 单位长度电容 单位长度贮存能量 36 极板间作高为h半径为r的同轴圆柱面 由介质中高斯定理 场强 解 37 单位长度电容 h长电容 单位长度电容 极间电压 38 h长贮存能量 单位长度贮存能量 单位长度贮存能量 39 例4如图闭合回路 电流为I 求o点处的磁感应强度B 解 I 40 例5用毕 沙定律求证 无限大载流薄板的磁场 i单位宽度上电流 解 证毕 41 例6一无限长直导线与一圆弧形导线共面 如图示 求圆弧形导线所受磁力 解 由对称性 42 例7 如图示 电流I沿轴向均布 求P处的磁感应强度B 解 电流密度 43 解 线圈磁矩 例8 如图 半径为R1和R2的两个半圆弧与直径上的两小段构成的通电线圈 均匀磁场B与线圈平面平行 求线圈的磁矩和线圈受到的合力及磁力矩 B i m NIS R2 R1 磁力矩为 大小 M mBsin90 方向 竖直向下 线圈受合力 均匀磁场闭合平面线圈 所受合力 0 44 例9半径为R的塑料圆盘 表面带有面密度为 的电荷 假定原盘绕其轴线以角速度 旋转 置于与盘面平行的匀强场B中 试证 磁场作用于圆盘的力矩的大小为 解 取细环 等效电流为 磁矩 45 例10一无限长载流I的导线与一矩形导体框位于同一平面内 相对位置如图示 且相互绝缘 求穿过线框的磁通量 解 46 例11一金属棒水平放置 以长度为处为转轴 在水平面内旋转 已知磁场方向垂直向上 求金属棒中的电动势 c 解 利用结论 ac段 bc段 47 练习 具有相同轴线的两个圆形导体回路 相距 当大回路中通有电流I时 小回路中的磁场可视为均匀的 现假定小回路以速度运动 求小回路中的感应电动势 解 在载流大回路轴线上的磁场 48 穿过小回路的磁通量 感应电动势 49 例12 如图所示为相距2a的两根载流长直导线 电流强度均为I 长为2b的金属棒MN位于两直导线正中间 并以恒定速率v 方向平行于直导线 运动 求棒两端的电势差UMN 解 N端电势高 上 50 练习 在两无限长载流直导线组成的平面内 有一金属棒L 当棒以匀速度v向下运动时 求金属棒中的感应电动势 解 51 练习无限长直导线通电流I 与半径为R的1 4圆周线圈共面 线圈以速度v平行于直导线运动 求线圈中各段导线中的感应电动势 解 由题意 总不变 i总 0 52 例13 有一三角形闭合导线 如图放置 在这三角形区域