磁学习题课优秀PPT.ppt

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1、电流及运动电荷的磁场电流及运动电荷的磁场毕毕 萨定律萨定律:叠加原理叠加原理:运动电荷运动电荷:磁场对载流导体及运动电荷的作用磁场对载流导体及运动电荷的作用1.电流元受的安培力电流元受的安培力:线电流受的安培力线电流受的安培力:2.运动电荷受的洛仑兹力运动电荷受的洛仑兹力:3.平面载流线圈的磁矩平面载流线圈的磁矩:4.匀整磁场中载流线圈所受的磁力矩匀整磁场中载流线圈所受的磁力矩:一些基本概念一些基本概念:A.磁化强度矢量磁化强度矢量:B.磁化电流磁化电流:C.磁场强度磁场强度:D.几个物理量之间的关系几个物理量之间的关系:磁介质存在时稳恒磁场的规律磁介质存在时稳恒磁场的规律磁介质存在时的毕磁介

2、质存在时的毕 萨定律萨定律:磁介质存在时稳恒磁场的规律磁介质存在时稳恒磁场的规律三类磁介质特性总结三类磁介质特性总结:顺磁质顺磁质(弱弱)抗磁质抗磁质(弱弱)铁磁质铁磁质(强强)(锰、铝、氧锰、铝、氧)(铜、银、岩盐、氢铜、银、岩盐、氢)(铁、钴、镍铁、钴、镍)-剩磁剩磁.外磁场撤除后外磁场撤除后,外磁场撤除后外磁场撤除后,外磁场撤除后外磁场撤除后,保留部分磁性保留部分磁性.磁性消失磁性消失.磁性消失磁性消失.有分子电流有分子电流,无净分子电流无净分子电流有固有磁矩有固有磁矩.无固有磁矩无固有磁矩电子的自旋磁矩电子的自旋磁矩形成磁畴形成磁畴部分抗磁性部分抗磁性,总效果顺磁性总效果顺磁性.抗磁性

3、抗磁性.顺磁性顺磁性描述磁场性质的两个基本定理描述磁场性质的两个基本定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理:安培环路定理安培环路定理:(无源场无源场)(有旋场有旋场)真空中（特例）真空中（特例）磁介质中（一般）磁介质中（一般）(3)圆形线电流中心轴线上圆形线电流中心轴线上:圆心处圆心处:(4)长直载流螺线管内部长直载流螺线管内部:(5)载流螺绕环内部载流螺绕环内部:(6)长直载流圆柱形导体内部长直载流圆柱形导体内部:(7)无限大平面电流无限大平面电流:(2)无限长直线电流无限长直线电流:几种典型电流的磁场几种典型电流的磁场(1)一段直线电流一段直线电流:外部外部:以上为各电流在真空中以上为各电流在真

4、空中产生的磁场公式，若有产生的磁场公式，若有介质存在时，在介质中介质存在时，在介质中只需只需0计算题类型计算题类型1.求磁感强度求磁感强度:A.毕毕萨定律及叠加原理萨定律及叠加原理B.安培环路定理安培环路定理2.求安培力，磁力矩求安培力，磁力矩:3.求有介质时的磁场强度及磁感强度求有介质时的磁场强度及磁感强度例题例题1.如图所示，载有电流如图所示，载有电流I1和和I2的长直导线的长直导线ab和和cd相互平行，相互平行，相距为相距为3r，今有载有电流，今有载有电流I3的导线的导线MN=r，水平放置，且其两，水平放置，且其两端端MN分别与分别与I1、I2的距离都是的距离都是r，ab、cd和和MN共

5、面，求导线共面，求导线MN所受的磁力大小和方向所受的磁力大小和方向解：解：载载流流导线导线MN上任一点上任一点处处的磁感的磁感强强度大小度大小为为：MN上上电电流元流元I3dx所受磁力：所受磁力：的方向向上的方向向上 的方向向下，的方向向下，例题例题2.半径为半径为 R 的半圆线圈的半圆线圈 ACD 通有电流通有电流 I2 ，置于电，置于电 流为流为 I1 的无限长直线电流的磁场中，直线电流的无限长直线电流的磁场中，直线电流 I1 恰过半恰过半圆的直径，两导线相互绝缘。求半圆线圈受到长直线电流圆的直径，两导线相互绝缘。求半圆线圈受到长直线电流 I1 的磁力。的磁力。解：取坐标如图。长直线电流在

6、半圆线解：取坐标如图。长直线电流在半圆线 圈处产生的磁感应强度大小为：圈处产生的磁感应强度大小为：方向：方向：半圆线圈上半圆线圈上d l 线电流所受的磁力大小：线电流所受的磁力大小：方向如图。方向如图。由对称性知：由对称性知：半圆线圈所受半圆线圈所受I 1 的磁力大小为：的磁力大小为：方向沿方向沿 x 轴正向。轴正向。2一运动电荷一运动电荷q，质量为，质量为m，进入匀整磁场中，进入匀整磁场中，(A)其动能变更，动量不变其动能变更，动量不变 (B)其动能和动量都变更其动能和动量都变更 (C)其动能不变，动量变更其动能不变，动量变更 (D)其动能、动量都不变其动能、动量都不变1.关关于于稳稳恒恒磁

7、磁场场的的磁磁场场强强度度 的的下下列列几几种种说说法法中中哪哪个个是是正确的正确的?（A）仅与传导电流有关仅与传导电流有关 （B）若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各）若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各 点的点的 必为零必为零 （C）若闭合曲线上各点）若闭合曲线上各点 均为零，则该曲线所包均为零，则该曲线所包 围传导电流的代数和为零围传导电流的代数和为零 （D）以闭合曲线）以闭合曲线L为边缘的随意曲面的为边缘的随意曲面的 通量均相通量均相 等等选选 择择 题题3、有一无限长通电流的扁平铜片，宽度为、有一无限长通电流的扁平铜片，宽度为a，厚度不，厚度不计，电流在铜计，电流在铜 片上匀

8、整分布。在铜片外与铜片共面、片上匀整分布。在铜片外与铜片共面、离铜片右边缘为离铜片右边缘为b处的处的p点（如图）的磁感应强度的大点（如图）的磁感应强度的大小为：小为：IaPb4、无限长直导线在、无限长直导线在P处弯成半径为处弯成半径为R的圆，当通以电流的圆，当通以电流I时，则在时，则在 圆心圆心O点的磁感应强度大小等于点的磁感应强度大小等于5、在磁感强度为、在磁感强度为 的均匀磁场中作一半径为的均匀磁场中作一半径为r的半的半球面球面S，S边线所在平面的法线方向单位矢量与磁场边线所在平面的法线方向单位矢量与磁场的夹角为的夹角为a，则通过半球面，则通过半球面S的磁通量（取弯面向的磁通量（取弯面向外

9、为正）为外为正）为 (A)p pr2B (B)2 p pr2B (C)-p pr2Bsina a (D)-p pr2Bcosa a 6如如图图，长长载载流流导导线线ab和和cd相相互互垂垂直直，它它们们相相距距l，ab固固定定不不动动，cd能能绕绕中中点点O转转动动，并并能能靠靠近近或或离离开开ab当当电电流流方方向向如图所示时，导线如图所示时，导线cd将将 (A)顺时针转动同时离开顺时针转动同时离开ab (B)顺时针转动同时靠近顺时针转动同时靠近ab (C)逆时针转动同时离开逆时针转动同时离开ab (D)逆时针转动同时靠近逆时针转动同时靠近ab 7在在图图（a）和和（b）中中各各有有一一半半

10、径径相相同同的的圆圆形形回回路路L1、L2，圆圆周周内内有有电电流流I1、I2，其其分分布布相相同同，且且均均在在真真空空中中，但但在在（b）图图中中L2回回路路外有电流外有电流I3，P1、P2为两圆形回路上的对应点，则：为两圆形回路上的对应点，则：（A）（B）（C）（D）8如如图图，在在一一圆圆形形电电流流I 所所在在的的平平面面内内，选选取取一一个个同同心心圆圆形形闭闭合合回回路路L，则由安培环路定理可知则由安培环路定理可知 （A）且环路上随意一点且环路上随意一点 B0 （B）且环路上随意一点且环路上随意一点 （C）且环路上随意一点且环路上随意一点 （D）且环路上随意一点且环路上随意一点B

11、=常量常量9有一矩形线圈AOCD，通以如图示方向的电流I，将它置于匀整磁场 中，的方向与x轴正方向一样，线圈平面与x轴之间的夹角为 ,若AO边在Oy轴上，且线圈可绕Oy轴自由转动，则线圈（A）作使 角减小的转动 （B）作使 角增大的转动（C）不会发生转动 （D）如何转动尚不能判定 10、取取一一闭闭合合积积分分回回路路L，使使三三根根载载流流导导线线穿穿过过它它所所围围成成的的面面，现现变变更更三三根根导导线线之之间间的的相相互互间间隔隔，但但不不越越出出积积分回路，则分回路，则11、若平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用。说明：、若平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用。说明：

12、A）磁场确定匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向平行。）磁场确定匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向平行。B）磁场确定不匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向平行。）磁场确定不匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向平行。C）磁场确定匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向垂直。）磁场确定匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向垂直。D）磁场确定不匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向垂直。）磁场确定不匀整，线圈的磁矩方向确定与磁场方向垂直。12.图图示示为为载载流流铁铁心心螺螺线线管管，其其中中哪哪个个图图画画得得正正确确？（即即电电源源的正负极，铁芯的磁性，磁力线的方向相互不冲突的正负极，铁芯的磁性，磁力线的方向相互不

13、冲突.）13在在一一平平面面内内，有有两两条条垂垂直直交交叉叉但但相相互互绝绝缘缘的的导导线线，流流过过每每条条导导线线的的电电流流 i 的的大大小小相相等等，其其方方向向如如图图所所示示，问问哪哪些些区区域域中中某某些点的磁感应强度些点的磁感应强度B可能为零？可能为零？（A）仅在象限）仅在象限 I （B）仅在象限）仅在象限II （C）仅在象限）仅在象限I，III （D）仅在象限）仅在象限I，IV （E）仅在象限）仅在象限II，IV IIIIIIIVii14用用细细导导线线匀匀整整密密绕绕成成长长为为 、半半径径为为a（）总总匝匝数数为为N的的螺螺线线管管，管管内内充充溢溢相相对对磁磁导导率率

14、为为 的的匀匀整整磁磁介介质质若若线线圈圈中中载有稳恒电流载有稳恒电流I，则管中随意一点的，则管中随意一点的 （A）磁感应强度大小为）磁感应强度大小为 （B）磁感应强度大小为）磁感应强度大小为 （C）磁场强度大小为）磁场强度大小为 （D）磁场强度大小为）磁场强度大小为 15如如图图所所示示，螺螺线线管管内内轴轴上上放放入入一一小小磁磁针针，当当电电键键K闭闭合合时时，小磁针的小磁针的N极的指向极的指向 （A）向外转）向外转90O（B）向里转）向里转90O （C）保持图示位置不动）保持图示位置不动（D）旋转）旋转180O （E）不能确定）不能确定16、边长为、边长为l 的正方形线圈中通有电流的正

15、方形线圈中通有电流 I，此线圈在，此线圈在A点产生的磁点产生的磁感应强度为：感应强度为：17、一张气泡室照片表明，质子的运动轨迹是一半径为、一张气泡室照片表明，质子的运动轨迹是一半径为10cm的圆弧，运动轨迹平面与磁感应强度大小的圆弧，运动轨迹平面与磁感应强度大小0.3 Wb/m2 的磁场的磁场 垂直。该质子动能的数量级为：垂直。该质子动能的数量级为：18、磁介质有三种，用相对磁导率、磁介质有三种，用相对磁导率r 表征它们各自的特性时表征它们各自的特性时，A）顺磁质）顺磁质 r 0，抗磁质抗磁质 r 1。B）顺磁质）顺磁质 r 1，抗磁质抗磁质 r =1，铁磁质铁磁质r 1。C）顺磁质）顺磁质

16、 r 1，抗磁质抗磁质 r 1。D）顺磁质）顺磁质 r 0，抗磁质抗磁质 r 1。填填 空空 题题1 1磁磁场场中中任任一一点点放放一一个个小小的的载载流流试试验验线线圈圈可可以以确确定定该该点点的的磁磁感感应应强强度度，其其大大小小等等于于放放在在该该点点处处试试验验线线圈圈所所受受的的 和和线线圈圈的的 的比值的比值最大磁力矩最大磁力矩 磁矩磁矩2 如如图图，在在面面电电流流线线密密度度为为 的的匀匀整整载载流流无无限限大大平平板板旁旁边边，有有一一载载流流为为I半半径径为为R的的半半圆圆形形刚刚性性线线圈圈，其其线线圈圈平平面面与与载载流流大大平平板板垂直线圈所受磁力矩为垂直线圈所受磁力

17、矩为 ，受力为，受力为 0 03.一个单位长度上密绕有一个单位长度上密绕有n匝线圈的长直螺线管，每匝线匝线圈的长直螺线管，每匝线圈中通有强度为圈中通有强度为I的电流，管内充溢相对磁导率为的电流，管内充溢相对磁导率为 的磁介的磁介质，则管内中部旁边磁感强度质，则管内中部旁边磁感强度B ，磁场强度，磁场强度H nI 4软磁材料的特点是软磁材料的特点是 ，它们适于用来制造它们适于用来制造 等等 磁导率大，矫顽力小，磁滞损耗低 变压器，沟通电机的铁芯等 5匀匀整整磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度 垂垂直直于于半半径径为为r的的圆圆面面今今以以该该圆圆周周为为边边线线，作作一一半半球球面面S，则则通通过

18、过S面面的的磁磁通通量量的的大大小小为为 8 一一半半径径为为 r10cm的的细细导导线线圆圆环环，流流过过强强度度 I3 A的的电电流流，那么细环中心的磁感应强度那么细环中心的磁感应强度B 真空中的磁导率真空中的磁导率 9 一一质质量量为为m，电电荷荷为为q的的粒粒子子，以以速速度度 垂垂直直进进入入匀匀整整的的稳稳恒恒磁场磁场 中，电荷将作半径为中，电荷将作半径为 的圆周运动的圆周运动7真真空空中中有有一一电电流流元元 ，在在由由它它起起始始的的矢矢径径 的的端端点点处处的的磁感应强度的数学表达式为磁感应强度的数学表达式为 铁磁质铁磁质 顺磁质顺磁质 抗磁质抗磁质 11.图图示示为为三三种

19、种不不同同的的磁磁介介质质的的BH关关系系曲曲线线，其其中中虚虚线线表表示示的的是是 的的关关系系说说明明a、b、c各各代代表表哪哪一一类类磁磁介介质的质的BH关系曲线：关系曲线：a代表代表 的的BH关系曲线关系曲线 b代表代表 的的BH关系曲线关系曲线 c代表代表 的的BH关系曲线关系曲线10一一长长直直螺螺线线管管是是由由直直径径d0.2 mm的的漆漆包包线线密密绕绕而而成成当它通以当它通以I0.5A的电流时，其内部的磁感应强度的电流时，其内部的磁感应强度B_（忽视绝缘层厚度（忽视绝缘层厚度)()12、截面积为、截面积为S，截面形态为矩形的直的金属条中通有电流，截面形态为矩形的直的金属条中通有电流I。金属条放在磁感应强度为金属条放在磁感应强度为 的匀整磁场中，的匀整磁场中，的方向垂直于金的方向垂直于金属条的左、右侧面。在图示状况下金属条的上侧面将积累属条的左、右侧面。在图示状况下金属条的上侧面将积累 电电荷，载流子所受的洛伦兹力荷，载流子所受的洛伦兹力 （注：金属中单位体积内载流子数为（注：金属中单位体积内载流子数为n）.13、有一、有一N匝载流为匝载流为I 的平面线圈（密绕），其面积为的平面线圈（密绕），其面积为S，则在，则在图示匀整磁场图示匀整磁场 的作用下，线圈所受到的磁力矩为的作用下，线圈所受到的磁力矩为 。线。线圈法向矢量圈法向矢量 将转向将转向 。负负