恒定磁场-电磁感应习题课.ppt

1、恒定磁场 电磁感应 习题课,一 基本要求,1. 掌握毕奥萨伐尔定律，并会用该定律计算载流导体的磁场,2. 掌握用安培环路定理计算磁场强度的条件和方法,3. 掌握安培定律和洛仑兹力公式，会计算简单形状载流导体的磁力,4. 理解磁介质中的安培环路定理，理解磁场强度的概念,5、掌握电磁感应定律和楞次定律及其应用。,7、理解磁场能量的计算,8、了解位移电流概念和麦克斯韦方程的积分形式,6、理解自感和互感现象，并会计算简单线圈的 和 。,二.基本内容,1.毕奥萨伐尔定律,真空中电流元 在径矢 处的磁感应强度,由磁场叠加原理得恒定载流导体的磁场,几种典型的电流激发磁场的大小,长直载流导线外的磁场,半无限长

2、载流直导线外的磁场,圆形载流导线轴线上的磁场,载流长直螺旋管轴线上的磁场,无限长载流直导线外的磁场,圆形载流导线圆心处的磁场,2. 描述恒定磁场的两条基本定律,（1）磁场的高斯定理,（2）安培环路定理,用安培环路定理计算磁场的条件和方法,磁场是无源场（涡旋场）,正负的确定：规定回路环绕方向，由右手螺旋法则定出,3. 磁场对运动电荷，载流导线和载流线圈的作用,（1）磁场对运动电荷的作用力,（2）磁场对载流导线的作用力,（3）均匀磁场对载流线圈的磁力矩,4. 磁介质中的安培环路定律,其中 ， 为线圈平面法线方向，且与线圈电流成右手螺旋关系,磁力矩总是要使线圈转到它的 的方向与磁场方向相一致的位置,

3、5. 感应电动势的计算,说明,（1）这是计算感应电动势的普遍适用公式，但必须在闭合回路情况下计算,（3）电动势方向可采用电磁感应定律中符号规定法则来确定, 也可以由楞次定律直接确定,6. 自感和互感的计算,或,或,7. 磁场能量,注意体积元 的选取,磁场能量密度,磁场的能量,载流自感线圈的磁场能量,一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示试问下述哪一种情况将会发生 A. 在铜条上产生涡流 B. 在铜条上a、b两点产生一小电势差，且Ua Ub,D. 电子受到洛伦兹力而减速,答案：（C）,选择题,2. 磁介质有三种，用相对磁导率r表征它们的特性时 （A） 顺磁质r 0，抗磁质r 1 （B）

4、 顺磁质r 1，抗磁质r =1，铁磁质r 1 （C） 顺磁质r 1，抗磁质r 1 （D） 顺磁质r 0,答案： （C）,3. 在圆柱形空间内有一均匀磁场，如图所示，磁感强度以速率dB/dt变化两根长度相同的导体棒分别如图放置，则在、这两个位置导体棒内的感应电动势为,（A） 210 （B） 2 1 （C） 2 1 （D） 210,答案： （B）,4. 面积为S和2S的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用F21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用F12表示，则F21和F12的大小关系为,A. F21 =2F12 B. F21 F12 C. F21

5、=F12 D. F21 = F12/2,答案： （C）,5. 一个电阻为R，自感系数为L的线圈，将它接在一个电动势为E (t)的交变电源上，线圈的自感电动势为 ，,则流过线圈的电流为,答案： （C）,6. 平板电容器在充电时，沿图示环路，磁场强度的环流中，必有以下关系,答案： （C）,（A）,（B）,（C）,（D）,解：,（1）将圆柱面看成由许多与轴平行的无限长直导线组成，今取位于 （即弧长为 内的直导线,计算题,其电流为：,整个半圆柱面电流对 O 的磁场，由叠加求出,由于电流分布的对称，O点矢量 在 x 方向分矢量之和等于零,方向：沿oy正方向,方向：沿轴 ox 正方向 (方向垂直纸面向里）,（2）轴线上，单位长度载流导线受力,二、 有一长为 ，电荷线密度为 的带电线段 ，绕垂直轴 在水平面内匀角速转动，如图，设 点距轴为 ，角速度 求带电线段在 点产生的磁感强度和磁矩,解：分析 运动电荷（电流）激发磁场的计算,圆形电流在 点的磁场,其相应的电流,（2）圆电流 的磁矩,解：本题属于动生和感生电动势同时存在的情况,即导体在磁场中运动和磁感应强度随时间变化,三、图示均匀磁场与导体回路法线 的夹角为 ，磁感应强度 （k0常数）导线 长为 以速度 水平向右运动，求任意时刻感应电动势的大小