大學物理知識點(磁學與電磁感應)市公開課一等獎省賽課獲獎課件

一、電流（運動電荷）激發(fā)磁場1、運動電荷磁場0r

2

B

4

0

q

r2、電流元磁場0

dB(r

)

04

Idl

rr

23、穩(wěn)恒電流磁場牢記以下幾種經典穩(wěn)恒電流磁場長直電流、圓電流、長直螺線管、螺繞環(huán)、無限大面電流、無限長柱面/體電流。第1頁長直電流磁場：dBaxIdllo

Pl

2

11 24

aB

0

I

cos

cos

1、無限長電流：2

aB

0

I4

a2、半無限長電流(1)：B

0

IIaP第2頁圓電流磁場：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，磁場強弱隨載流環(huán)半徑變化，故可用求極值方法討論軸線某一定點處磁場隨載流環(huán)半徑改變趨勢。第3頁無限長柱面電流磁場RIL1r2LrBRor2π

R

0

I無限長柱體電流磁場第4頁二、磁場基本性質1、磁場高斯定理與安培環(huán)路定理S

B

dS

0磁場為渦旋場

L

H

dl

I2、磁場安培環(huán)路定理磁場為無源場第5頁三、磁場對電流或運動電荷作用1、對運動電荷洛倫茲力

fm

qv

B2、對電流元磁力dF

Idl

B3、對載流導線磁力

F

dF

Idl

B在均勻磁場中

F

Il

B

Ir起末

B4、對載流線圈磁力矩

M

NISen

B注意霍耳電勢產生機理及其應用第6頁一、磁介質磁化1、磁介質分類：抗磁質弱磁性物質順磁質鐵磁質通常不是常數(shù)具有顯著增強原磁場性質——強磁性物質注意：抗磁性是一切磁介質固有特性，它不僅存在于抗磁介質中，也存在于順磁介質中；第7頁2、磁介質中磁場：D、E、P

之間關系H

B

MH、B、M之間關系M

m

H

r

(1

m)

0B

0

rH

H

cLIH

dl

第8頁3、鐵磁質：概念：磁疇、剩磁、矯頑力、居里點；分類與應用：HO軟磁材料變壓器、電機、電磁鐵鐵芯，高頻線圈磁芯材料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算機中記憶元件第9頁穩(wěn)恒磁場典型問題及示例穩(wěn)恒磁場考題大致可分為以下幾種類型磁感應強度計算；磁場對截流導體力和力矩計算；磁場力功計算；洛倫茲力計算；磁場強度和磁化強度計算。第10頁一、磁感應強度計算0r

2

對于運動點電荷： B

4

0

q

r注意矢量叉積運算對于連續(xù)帶電體：方法Ⅰr

24πQ0

0

dB

B

Idl

r用畢—薩定律方法Ⅱ經典帶電載流體磁場磁場疊加原理熟記長直電流、圓電流、長直螺線管、螺繞環(huán)、無限大面電流、無限長柱面/體電流磁場分布。

內IL0B

dl

方法Ⅲ利用環(huán)路定理求特殊對稱分布載流體磁場第11頁二、磁場對運動電荷或載流導線力或力矩mf

qv

B1、洛倫茲力在均勻磁場中v

B勻速圓周運動qBR

m

qBT

2

R

2

mv與B不垂直

帶電粒子作螺旋運動R

m

qB第12頁2、霍爾電勢IBbHHU

Kne

nqHK

1

11）判斷半導體類型I+-HUmFB+ + ++-

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

B- - -d

P

型半導體 N

型半導體2）磁場或其它非電量檢測與傳感IBbHHU

KbK IHB

U

H第13頁3、安培力

F

dF

Idl

BPxoBLydF

IIdl在均勻磁場中F

BIL任意閉合平面載流導線在均勻磁場中所受力為零。注：載流線圈在均勻磁場中所受力矩不一定為零BF1F3MIenO

PF2

N

F4

M

Npm

B第14頁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.場對稱性分析；2.選取環(huán)路；3.求環(huán)路

內傳

導電流代數(shù)和

Ic；＊＊應用介質中安培環(huán)路定理解題方法＊＊

cLIH

dl

第15頁一、法拉第電磁感應定律1、

感應電動勢dti

N

d

m方向由楞次定律判斷2、

感應電流I感R R dt

i

1

d

m

21tt3、

感應電量q

感Rm

I dt

第16頁二、動生電動勢

＋－

(

B)

dl

方法一：從電源電動勢定義出發(fā)B

特別地：

(

B)

l

Bl

sin

方法二：應使用方法拉第電磁感應定律dt

d

m1、結構一假想閉合回路，求回路中磁通量

；2、由法拉第電磁感應定律求動生電動勢；3、由楞次定律判斷方向。第17頁三、感生電動勢1、

感生電動勢oS定B變i

dSs

t

B

方向由楞次定律判斷2、

感生電場

dSs

t

Ei

dl

B

感生電場是渦旋場，其電場線與磁感應強度增大方向成左手螺旋關系。第18頁3、

感生電場與感生電動勢計算感生電場：d

mdt

dS

B

Ei

dl

s

t當改變磁場分布含有特殊對稱性時：oRB1 dBEi

2 dt r (r

R)2rdB

R2(r

R)Ei

dt感生電動勢：dtmid

第19頁感生電場與靜電場區(qū)別靜電場

E感生電場E感場源由靜止電荷激發(fā)由改變磁場激發(fā)電力線形狀電力線為非閉合曲線靜電場為無旋場電力線為閉合曲線E dB

0感 dt感生電場為有旋場電場性質為保守場作功與路徑無關

E

dl

0為非保守場作功與路徑相關 dl dmi E感 dt靜電場為有源場

qE

dS

0感生電場為無源場

E感

dS

0第20頁四、

自感與互感1、自感電動勢dtL

L

dI2、自感系數(shù)IL

L只決定于線圈幾何尺寸、匝數(shù)、介質。3、互感電動勢dt21

M

dI1dt12

M

dI24、互感系數(shù)M

21

12I1 I2只與兩線圈大小、形狀、磁介質和相

對位置相關。第21頁五、磁場能量1、通電線圈自感磁能2mW

1LI

2m222

w

1

H

2

1 B2

1

BH2、磁場磁能目前范圍內：Wm

V

wmdV第22頁電磁學基本物理圖象電荷電流電場磁場運動激發(fā)激發(fā)改變