《电磁学》复习提纲

1、1,电磁学复习,2017夏 2016物理3班,2,课程内容,第一章 静电场的基本规律 第二章 有导体时的静电场 第三章 静电场中的电介质 第四章 恒定电流和电路 第五章 恒定电流的磁场（静磁场基本规律） 第六章 电磁感应和暂态过程 第七章 磁介质 第九章 时变电场和电磁波,3,第九章 时变电磁场和电磁波,位移电流 麦克斯韦的假设和电磁波的提出 位移电流和涡旋电场 麦克斯韦方程组与各方程的物理意义 坡印廷矢量意义,4,5,6,定义：单位时间通过垂于传播方向的单位截面的能量叫能流密度，也称辐射强度，用符号Y表示。,7,第一章 静电场的基本规律,一、 理解电场强度和电势的概念及其相互关系。,定义式,

2、电场强度和电势是描述静电场的两个物理量能，两者的关系是微积分的关系。,8,二、 计算电场强度和电势,点电荷：,常见带电体的场强及电势,点电荷，电偶极子，点电荷系,带电直线，均匀带电圆环,球体，柱体,均匀带电平面 圆盘，球面，柱面,9,三、 理解高斯定理、电通量及环路定理的含义,3、电场力做功的特点:与路径无关，只与始末位置有关；静电场力是保守力。,1、电通量,2、高斯定理,（1）它是静电场基本定理之一，反映了静电场是有源场。,（2）闭合面外的电荷虽然对通量没有贡献，但并不意味着不影响闭合面上的电场，高斯面上的场强是空间所有带电体所产生的。,（3）它给出了场强E和电荷q间的一种间接关系.,4、电

3、场线的特点：不闭合性、连续性、不相交,10,5、特别掌握高斯定理的应用,电荷对称性的分析高斯面选取,球对称性均匀带电球面、均匀带电球体、,轴对称性均匀带电圆柱面、均匀带电圆柱体、同轴传输线,面对称性无限大带电平面、有一定厚度的无限大带电体,11,典型结论：,1 点电荷,2 无限长均匀带电直线,3 均匀带电圆环轴线上的磁场,方向：沿轴线方向,在圆环中心处，即x=0处,12,4 均匀带电球面，半径R，面电荷密度为,5 均匀带电球体，半径R，电荷体密度为,13,第二章 静电场中的导体和电介质,二、掌握静电平衡时导体上的电荷分布情况,一、掌握导体静电平衡的条件,若导体板不接地，极板上电荷量守恒,A,B

4、,不管A板还是B板接地，极板上的电荷变为,14,静电平衡导体附近场强,无限大均匀带电平面场强,15,由电势叠加原理,处,16,思考：,空腔导体（不接地） 外有点电荷,已知：R，q，d,17,感应电荷在O处的u,dq,18,（导体的静电平衡条件）,思考：若原空腔导体带电荷，则情况如何？,19,三、 掌握有关电容器的相关知识,串联、并联、插入电介质、能量,串联电容,并联电容,填充满介质后：,串联的特点：电容器各极板电量的绝对值相等；增加耐压能力,并联的特点：各电容器电压相等：Q=Q1+Q2+Q3,20,平行板电容器,球形电容器,掌握电容器电容的求解,会计算常见电容器的电容,圆柱形电容器,电容器的储

5、能公式,21,会计算极化电荷的面分布及退极化场,理解并会应用介质中的高斯定理求解电荷具有某种高度对称分布时的场强,球对称、轴对称、面对称,电介质的分类及其极化机理,举例：,求,有极分子介质取向极化 无极分子介质位移极化,求介质中的电场强度还可用:,注意适用条件,第三章 有导体时的静电场,22,一、 理解电流的稳恒条件及欧姆定律微分形式 理解电流的连续性方程,稳恒条件,连续性方程,欧姆定律微分形式,存在非静电力时：如电源内部,二、理解电动势的概念,第四章 恒定电流和电路,23,三、掌握复杂电路的基尔霍夫定律 掌握电压、电流的规定，会列节点电流方程和回路电压方程, I 0,流入节点的电流前面取“-

6、”号，在流出节点的电流前面取“+”号,(2)电阻元件的端电压为 RI，当电流 I 的参考方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号；反之，选取“”号；,(3) 电源电动势为 E，当电源电动势的方向与回路绕行方向一致时，选取“-”号，反之应选取“+”号。,24,电路中任意两点之间的电势差,求A到的电势增量UB UA？,25,二 、掌握毕-萨定律并会应用,会计算常见载流导线产生的磁场并记住常用的几种特殊载流体产生的磁场,一 、 理解安培的分子环流假说及物质磁效应的来源,载流圆环轴线上的磁场、载流圆环圆心处的磁场,无限大的载流平面、及其两载流平面的任意放置情况,有限长的载流导线、无限长的载流导线,第五章

7、 恒定电流的磁场,26, 圆形螺绕环的磁场分布及无限长螺线管的磁场分布。,27,四、 掌握安培力、洛仑兹力公式并会计算,五、 理解带电粒子在磁场中的运动,三、 理解磁场的高斯定理和环路定理的含义并会应用安培环路定理计算电流的分布具有某种对称性时磁场的分布,轴对称性和面对称性,载流圆柱体，载流的圆柱面及其同 轴传输线,无限大的载流平面及其相关问题,螺旋线运动,28,第六章 电磁感应和暂态过程,一、掌握法拉第的电磁感应定律和楞次定律并会应用。,二、 会求解动生电动势和感生电动势,三、理解感应电动势、动生电动势和感生电动势的产生机制,四、理解自感、互感及磁能，会求自感和互感系数,磁场区域外任意路径上

8、的感应电动势,29,30,解：,（1）,规定回路的回转正方向为顺时针方向.,方向,31,顺,逆,顺,逆,I,0,返回,32,方向：顺时针方向,（2）若导线中通有稳恒电流 ，线圈以匀速率v远离导线，求当线圈离导线较近的一边到导线的垂直距离为r时，线圈中感应电动势。,解,33,例2 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作 切割磁力线运动。求：动生电动势。,a,b,I,方法一,解：,方向,34,方法二,a,b,I,作辅助线，形成闭合回路CDEF,方向,35,练习,如图，导体棒 AB 在均匀磁场中绕通过 C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴 转动（角速度 与 同方向），BC 的长度为棒长的1/3，则,（A

9、）A点比B点电势高 （B）A点与B点电势相等 （C）A点比B点电势低 （D）由稳恒电流从A点流向B点,方向CA,方向CB,36,一、了解分子电流观点及磁介质的磁化机理 ，会求磁化面电流及其产生的磁场,二、重点掌握有磁介质时安培环路定理的应用,三、熟练掌握 之间的关系及磁介质的分类。,第七章 磁介质,37,1,2,D,D,38,利用安培环路定理（场分布具有某种对称性时可解）,求(1) 磁感强度大小的分布。 (2) 磁介质内、外表面的磁化面电流密度的大小。,例1：一根无限长的圆柱形导线，外面紧包一层相对磁导率为 的圆管形磁介质导线半径为R1，磁介质的外半径为R2，导线内均匀通过电流I,39,40,

10、（2）,介质内表面处的磁化电流密度：,介质外表面处：,方向：向下,方向：向上,41,例2、横截面为矩形的环形螺线管，圆环内外半径分别为R1和R2，芯子材料的磁导率为 ，导线总匝数为N，绕得很密，若线圈通电流I，求芯子中的B值和芯子截面的磁通量,解：在环内作半径为r的圆形回路, 由安培环路定理得,在r处取微小截面dS = bdr, 通过此小截面的 磁通量,穿过截面的磁通量,42,考试计算题重点 1、电场部分：导体及电介质的带电量、导体及电介质利用高斯定理、环路定理、叠加原理计算电场强度E，电势U及电场能量We 2、磁场部分：真空及磁介质存在的情况下，利用磁路高斯定理、环路定理、叠加原理计算磁场强

11、度H、磁感应强度B及磁场能量Wm 3、电路部分：基尔霍夫定理计算电路问题 4、电磁感应部分：动生电动势或者感生电动势计算，以及自感互感系数 没有习题的部分不会有计算题。,43,电场部分： 比如金属（介质?）球体（球壳？球面？） 球是否带电、球内是否有点电荷、求外是否有点电荷求球内外场强、电势、能量等 比如圆柱体（面？电缆？） 圆柱体带电是线密度？面密度？是否充满介质？求圆柱体内外场强、电势、能量等 平行板电容器（无限大带点平面） 是否接地？总电量是否守恒？是否充满介质？（解题关键是满足导体平衡条件）求电荷面密度、电容、场强、电势、能量等 球形电容器（和导体球融合在一起） 是否接地、是否有介质等求电容、电势、能量等,44,磁场部分： 载流长螺线管（环形螺线管）（是否充满介质） 无限长（半无限）载流直导线 环形载流导线 圆柱形载流线 无限大载流平面 求磁感应强度B、磁场强度H 若上述体系，如果B随时间变化，求感生电动势 求自感互感系数,45,电路部分： 含源电路