大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)(磁學(xué)與電磁感應(yīng))市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

一、電流（運(yùn)動(dòng)電荷）激發(fā)磁場(chǎng)1、運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)0r

2

B

4

0

q

r2、電流元磁場(chǎng)0

dB(r

)

04

Idl

rr

23、穩(wěn)恒電流磁場(chǎng)牢記以下幾種經(jīng)典穩(wěn)恒電流磁場(chǎng)長(zhǎng)直電流、圓電流、長(zhǎng)直螺線(xiàn)管、螺繞環(huán)、無(wú)限大面電流、無(wú)限長(zhǎng)柱面/體電流。第1頁(yè)長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)：dBaxIdllo

Pl

2

11 24

aB

0

I

cos

cos

1、無(wú)限長(zhǎng)電流：2

aB

0

I4

a2、半無(wú)限長(zhǎng)電流(1)：B

0

IIaP第2頁(yè)圓電流磁場(chǎng)：3/

22 2202

x

R

B

IR1、載流圓環(huán)環(huán)心處

x

=

0;o02RB

I2、x

>>

R2

x

3

IR22πx3

pB

0

0 m

注意：在一定x處，磁場(chǎng)強(qiáng)弱隨載流環(huán)半徑變化，故可用求極值方法討論軸線(xiàn)某一定點(diǎn)處磁場(chǎng)隨載流環(huán)半徑改變趨勢(shì)。第3頁(yè)無(wú)限長(zhǎng)柱面電流磁場(chǎng)RIL1r2LrBRor2π

R

0

I無(wú)限長(zhǎng)柱體電流磁場(chǎng)第4頁(yè)二、磁場(chǎng)基本性質(zhì)1、磁場(chǎng)高斯定理與安培環(huán)路定理S

B

dS

0磁場(chǎng)為渦旋場(chǎng)

L

H

dl

I2、磁場(chǎng)安培環(huán)路定理磁場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)第5頁(yè)三、磁場(chǎng)對(duì)電流或運(yùn)動(dòng)電荷作用1、對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷洛倫茲力

fm

qv

B2、對(duì)電流元磁力dF

Idl

B3、對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)磁力

F

dF

Idl

B在均勻磁場(chǎng)中

F

Il

B

Ir起末

B4、對(duì)載流線(xiàn)圈磁力矩

M

NISen

B注意霍耳電勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理及其應(yīng)用第6頁(yè)一、磁介質(zhì)磁化1、磁介質(zhì)分類(lèi)：抗磁質(zhì)弱磁性物質(zhì)順磁質(zhì)鐵磁質(zhì)通常不是常數(shù)具有顯著增強(qiáng)原磁場(chǎng)性質(zhì)——強(qiáng)磁性物質(zhì)注意：抗磁性是一切磁介質(zhì)固有特性，它不僅存在于抗磁介質(zhì)中，也存在于順磁介質(zhì)中；第7頁(yè)2、磁介質(zhì)中磁場(chǎng)：D、E、P

之間關(guān)系H

B

MH、B、M之間關(guān)系M

m

H

r

(1

m)

0B

0

rH

H

cLIH

dl

第8頁(yè)3、鐵磁質(zhì)：概念：磁疇、剩磁、矯頑力、居里點(diǎn)；分類(lèi)與應(yīng)用：HO軟磁材料變壓器、電機(jī)、電磁鐵鐵芯，高頻線(xiàn)圈磁芯材料HB BO硬磁材料作永久磁鐵，永磁喇叭等。HBO矩磁鐵氧體材料作計(jì)算機(jī)中記憶元件第9頁(yè)穩(wěn)恒磁場(chǎng)典型問(wèn)題及示例穩(wěn)恒磁場(chǎng)考題大致可分為以下幾種類(lèi)型磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算；磁場(chǎng)對(duì)截流導(dǎo)體力和力矩計(jì)算；磁場(chǎng)力功計(jì)算；洛倫茲力計(jì)算；磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度計(jì)算。第10頁(yè)一、磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算0r

2

對(duì)于運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷： B

4

0

q

r注意矢量叉積運(yùn)算對(duì)于連續(xù)帶電體：方法Ⅰr

24πQ0

0

dB

B

Idl

r用畢—薩定律方法Ⅱ經(jīng)典帶電載流體磁場(chǎng)磁場(chǎng)疊加原理熟記長(zhǎng)直電流、圓電流、長(zhǎng)直螺線(xiàn)管、螺繞環(huán)、無(wú)限大面電流、無(wú)限長(zhǎng)柱面/體電流磁場(chǎng)分布。

內(nèi)IL0B

dl

方法Ⅲ利用環(huán)路定理求特殊對(duì)稱(chēng)分布載流體磁場(chǎng)第11頁(yè)二、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或載流導(dǎo)線(xiàn)力或力矩mf

qv

B1、洛倫茲力在均勻磁場(chǎng)中v

B勻速圓周運(yùn)動(dòng)qBR

m

qBT

2

R

2

mv與B不垂直

帶電粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)R

m

qB第12頁(yè)2、霍爾電勢(shì)IBbHHU

Kne

nqHK

1

11）判斷半導(dǎo)體類(lèi)型I+-HUmFB+ + ++-

d- -+ + +H-IU+-Fm

B- - -d

P

型半導(dǎo)體 N

型半導(dǎo)體2）磁場(chǎng)或其它非電量檢測(cè)與傳感IBbHHU

KbK IHB

U

H第13頁(yè)3、安培力

F

dF

Idl

BPxoBLydF

IIdl在均勻磁場(chǎng)中F

BIL任意閉合平面載流導(dǎo)線(xiàn)在均勻磁場(chǎng)中所受力為零。注：載流線(xiàn)圈在均勻磁場(chǎng)中所受力矩不一定為零BF1F3MIenO

PF2

N

F4

M

Npm

B第14頁(yè)4.由

H

dl

Ic由B

0

rH由B

M

H0

1)Ic求

H；求

B；求

M；求jm；求

Im；求

Im；由 jm

M

由 Im

jm

L或由

Im

(

r1.場(chǎng)對(duì)稱(chēng)性分析；2.選取環(huán)路；3.求環(huán)路

內(nèi)傳

導(dǎo)電流代數(shù)和

Ic；＊＊應(yīng)用介質(zhì)中安培環(huán)路定理解題方法＊＊

cLIH

dl

第15頁(yè)一、法拉第電磁感應(yīng)定律1、

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)dti

N

d

m方向由楞次定律判斷2、

感應(yīng)電流I感R R dt

i

1

d

m

21tt3、

感應(yīng)電量q

感Rm

I dt

第16頁(yè)二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

＋－

(

B)

dl

方法一：從電源電動(dòng)勢(shì)定義出發(fā)B

特別地：

(

B)

l

Bl

sin

方法二：應(yīng)使用方法拉第電磁感應(yīng)定律dt

d

m1、結(jié)構(gòu)一假想閉合回路，求回路中磁通量

；2、由法拉第電磁感應(yīng)定律求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；3、由楞次定律判斷方向。第17頁(yè)三、感生電動(dòng)勢(shì)1、

感生電動(dòng)勢(shì)oS定B變i

dSs

t

B

方向由楞次定律判斷2、

感生電場(chǎng)

dSs

t

Ei

dl

B

感生電場(chǎng)是渦旋場(chǎng)，其電場(chǎng)線(xiàn)與磁感應(yīng)強(qiáng)度增大方向成左手螺旋關(guān)系。第18頁(yè)3、

感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)計(jì)算感生電場(chǎng)：d

mdt

dS

B

Ei

dl

s

t當(dāng)改變磁場(chǎng)分布含有特殊對(duì)稱(chēng)性時(shí)：oRB1 dBEi

2 dt r (r

R)2rdB

R2(r

R)Ei

dt感生電動(dòng)勢(shì)：dtmid

第19頁(yè)感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)區(qū)別靜電場(chǎng)

E感生電場(chǎng)E感場(chǎng)源由靜止電荷激發(fā)由改變磁場(chǎng)激發(fā)電力線(xiàn)形狀電力線(xiàn)為非閉合曲線(xiàn)靜電場(chǎng)為無(wú)旋場(chǎng)電力線(xiàn)為閉合曲線(xiàn)E dB

0感 dt感生電場(chǎng)為有旋場(chǎng)電場(chǎng)性質(zhì)為保守場(chǎng)作功與路徑無(wú)關(guān)

E

dl

0為非保守場(chǎng)作功與路徑相關(guān) dl dmi E感 dt靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)

qE

dS

0感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)

E感

dS

0第20頁(yè)四、

自感與互感1、自感電動(dòng)勢(shì)dtL

L

dI2、自感系數(shù)IL

L只決定于線(xiàn)圈幾何尺寸、匝數(shù)、介質(zhì)。3、互感電動(dòng)勢(shì)dt21

M

dI1dt12

M

dI24、互感系數(shù)M

21

12I1 I2只與兩線(xiàn)圈大小、形狀、磁介質(zhì)和相

對(duì)位置相關(guān)。第21頁(yè)五、磁場(chǎng)能量1、通電線(xiàn)圈自感磁能2mW

1LI

2m222

w

1

H

2

1 B2

1

BH2、磁場(chǎng)磁能目前范圍內(nèi)：Wm

V

wmdV第22頁(yè)電磁學(xué)基本物理圖象電荷電流電場(chǎng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)激發(fā)激發(fā)改變