2021-2022学年高二物理竞赛课件：电磁场的统一性和电磁场量的相对性

1、电磁场的统一性和电磁场量的相对性 电磁场的统一性和电磁场量的相对性1.运动的相对性和电磁场的统一性某参考系中的电荷相对参考系静止的观察者考察该电荷相对参考系匀直运动的观察者考察该电荷电荷周围只有静电场电荷周围有电场和磁场观察结果的不同反映了电磁场的统一性和相对性2. 电磁场量的相对性如图，设有两惯性系 ， 相对于 以匀速 沿 方向运动。电荷q静止于 系， 系中观察，q产生了电场 和磁场 系中观察，q产生了电场 ，更一般的情况下还有按洛仑兹变换可以证明，在不同的惯性参考系中电磁场各场量的关系是其中上式中速度 变为 即得逆变换 在不同惯性系中采用各自的时间、空间、场量来描述电磁现象，即描述电磁现象

2、的量在不同惯性系内有不同的量值，说明电磁场量是相对的；但每一惯性系中电磁场量之间的关系都有相同的麦克斯韦方程组形式，说明电磁规律是绝对的。电磁场量变换关系的应用图示电荷静止于 系原点 某时刻测得某点p处的电磁场为 写成分量形式 其电场线以点电荷为中心，向各个方向均匀分布。图示为在 系中电场线的分布。 系内观察除电场外还有磁场，（1）点电荷静止或低速下的电场线分布在 系内观察，点电荷 以速度 沿 轴方向运动，除电场外还观察到磁场。 由上述场量的变换关系，可得 时刻在 点处的电磁场为又（2）（3）将方程组（1) 、（3) 代入（2)得由上式可见，在K系内电场分布已不再是球对称，平行于电荷运动方向的

3、场强量小于电荷静止时的场强，而垂直于场强方向的平面内的场强分量则大于电荷静止时的场强（见下图）（4）磁场的空间分布情况，磁感应线分布在垂直于运动方向的平面内，是以电荷运动方向为中心线的同心圆。磁感应线方向和正电荷的运动方向仍服从右螺旋定则。洛伦兹变换和上面的例子说明不同惯性系中电场和磁场的相对性和电场和磁场的不可分割性。点电荷高速下的电场线分布电荷在K系内的场强小结毕奥 萨伐尔定律： ( 电流元 Idl ) ( 运动电荷 q,v )磁场中的高斯定理： 稳恒电流的磁场是无源场 磁感应线是无头无尾安培环路定律：表明磁场是非势场、涡旋场 或s.BdS=04ordlI3dB=r4orvq3=rHldl

4、.=IoBldl.=I0B 熟记典型通电导线产生的磁场： 直导线、圆电流、圆弧、螺线管（环）。安培定律： 安培力 洛仑兹力磁场对平面载流线圈的作用：磁力的功：霍耳效应：dFB dlI=mp=BMmI S=pI l1 l2n=d A=dIF=qvBnq1=BbUHIRH( RH=)一些量的单位磁感应强度 B ：特斯拉（T） 或高斯 1 特 = 104 高斯磁通量 ：韦伯（Wb） 1(Wb) = 1 T m2磁矩 P m = I S ： 安米2（A m2） 小结一、楞次定律二、法拉第电磁定律1、动生电动势2、感生电动势i=vB()dldll.3、感应电量:（）=R112qddt=iEdl.感l=eBte.dSsi=三、自感和互感=LddtLI1、自感电动势自感系数LI=ddtMI122、互感电动势互感系数MI121=四、磁场能量L12I2Wm=wm=2212BHB1、自感能量：2、磁场能量：选择进入下一节9-0 教学基本要求9-1 电磁感应定律9-2 动生电