电磁学大学物理张三慧第三版

电磁学大学物理张三慧第三版第一页，共44页。本学期教学内容第1章：1.1－1.8第2章：2.1、2.2、2.4第3章：3.1、3.2、3.6、3.7第4章：4.1－4.3、4.6、4.7第5章：5.1－5.5第6章：6.1－6.10第10章：10.1－10.8第11章：11.1－11.4、11.6第12章：12.1－12.7第13章：13.3－13.5、13.7－13.9第14章：14.1－14.5第15章：15.1、15.3－15.5第16章：16.1－16.8力学电磁学第二页，共44页。电势分布曲线场强分布曲线EVRRrrOO结论：均匀带电球面，球内的电势等于球表面的电势，球外的电势等效于将电荷集中于球心的点电荷的电势。第三页，共44页。选择题大题考试类型第四页，共44页。电磁学第五页，共44页。1、静电场（1）库仑定律（2）电场强度定义（3）点电荷的场强公式（4）电场叠加原理：第六页，共44页。

a）取元dq（5）连续带电体q的电场b）求dE:C）求E

:2）对同一方向的分量求和:1）将dE分解为dEx，dEy，dEz第七页，共44页。内（6）高斯定律4)代入高斯定律1)分析对称性,明确E的方向;2)选恰当的闭合高斯面S;3)求S内的qi

;解题步骤：常见对称类型：球对称、柱对称、面对称等第八页，共44页。1.定义:

导体内部有自由电子，受静电场作用作定向运动.稳定后，导体上电荷静止不动。2.条件:1.内部：E内

=0。2.外部：E垂直表面（7）静电平衡1）导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体表面上。3.静电平衡时导体的电荷分布2）带电导体表面场强或:导体是等势体导体表面是等势面。第九页，共44页。2、电势（1）静电场是保守场（2）电势差（3）电势：选2为零势点，则某点的电势＝将单位正电荷移到无穷远处（零势点）电场力做的功。第十页，共44页。（4）电势叠加原理1）离散点电荷2）连续带电体1.取电荷元2.dq产生电势为3.整个带电体Q在P点的电势：（5）静电势能：第十一页，共44页。3、电容器和介电质（1）电容（2）平行板电容步骤：1）求E；2）求电压3）求电容（3）电容的串、并联第十二页，共44页。（4）电容器能量（5）电场能量电场能量密度电场能量：第十三页，共44页。4、电流和磁场（1）洛仑兹力（2）磁感应强度定义（3）毕－萨定律1）任取元2）求该元激发的（4）毕－萨定律应用步骤第十四页，共44页。3）求B：（5）有限长直导线（6）无限长直导线（7）圆电流圆心处第十五页，共44页。（8）安培环路定理及其应用应用关键：1)判断对称;2)选积分回路l。跟高斯定律相比较！2.环路与电流方向遵守右手定则；1.可任选积分回路l；3.电流一定是闭合的稳恒电流。适用于任何稳恒磁场第十六页，共44页。（9）全电路安培环路定理---位移电流第十七页，共44页。（2）安培力求安培力：1）取电流元求力：大小为：2）建立坐标系，分解求积分：3）写出总的安培力：5、磁力（1）电磁场中的洛仑兹力整个弯曲导线受的磁场力的总和等于从起点到终点连起的直导线通过相同电流时受的磁场力第十八页，共44页。力矩定义磁矩线圈法向与电流成右手关系6磁力矩第十九页，共44页。7、电磁感应和电磁波（1）法拉第电磁感应定律（2）感应电动势N匝相同动生第二十页，共44页。低电势b指向高电势avabl动生动生电动势指向:沿方向。Ii第二十一页，共44页。（6）麦克斯韦方程组变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场第二十二页，共44页。解:⑴取dq=ldl

⑶整段棒激发的E：⑵dq激发的dE:大小方向均各异例

已知

l、q1、q2、a

求均匀带电细棒所激发的P处电场。21dEqrdl

第二十三页，共44页。21qr第二十四页，共44页。无限长带电直线21q1=0,q2=p有限长带电直线在点柱对称第二十五页，共44页。已知s、R解：⑴取元dq=sdS方向x例7.4均匀带电圆盘在轴线上一点场强⑵各dq激发xr=s2prdr⑶整个圆盘第二十六页，共44页。均匀带电圆盘在轴线上一点场强：第二十七页，共44页。

思考：能否由上述结论，求无限大均匀带电平面s外一点场强？-ss两块等量异号？均匀场第二十八页，共44页。例求均匀带电球面(R,Q)

的电势。解：据ORrj+++++第二十九页，共44页。例

在内外半径分别为R1和R2的导体球壳内，有一个半径为r的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球壳分别带上电荷量q和Q。试求：（1）小球的电势Vr，球壳内、外表面的电势；（2）小球与球壳的电势差；第三十页，共44页。解：（1）由对称性可以肯定，小球表面上和球壳内外表面上的电荷分布是均匀的。小球上的电荷q将在球壳的内外表面上感应出-q和＋q的电荷，而Q只能分布在球壳的外表面上，故球壳外表面上的总电荷量为q+Q。小球和球壳内外表面的电势分别为第三十一页，共44页。球壳内外表面的电势相等。（2）两球的电势差为第三十二页，共44页。例

已知Q、R。求均匀带电球体的E分布。解：球对称内r

1、球体内（r<R）

球内作高斯面S，第三十三页，共44页。2、球体外（r>R）r外作E-r曲线如右图球外作高斯面S，面内：∑qi=Q则：E外4πr2=Q/e0ORrES第三十四页，共44页。电容的计算1.平板电容器的电容Sd步骤：⑴求E；⑵求电压⑶求电容已知S,d-QQ----++++第三十五页，共44页。2.圆柱形电容器电容柱对称l-QQ已知l,R1,R2,e0第三十六页，共44页。3.球形电容器球对称：Q-Q已知R1,R2,e0第三十七页，共44页。无限长载流直导线半无限长载流直导线直导线延长线上讨论+=0第三十八页，共44页。R例2：一载流圆环半径为R通有电流为I，求圆环轴线上一点的磁感应强度B。解：将圆环分割为无限多个电流元Idl；电流元在轴线上产生的磁感应强度dB为：y第三十九页，共44页。将dB沿x

轴和y轴分解。由对称性可知，dl和dl’

在

P

点产生的dB

在x

方向大小相等方向相同，y

方向大小相等方向相反，相互抵消。第四十页，共44页。B

的方向垂直于圆环平面沿

x轴正向。1、载流圆环环心处（x=0）2、远离载流圆环环心的OX轴上点处（x＞＞R）方向垂直于圆形导线平面，沿右手螺旋方向。第四十一页，共44页。例已知R＝0.2m，IC＝10A，求r1＝0.1m、r2＝0.3m处的磁场。解