大学物理知识点(磁学与电磁感应)资料讲解.ppt

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1、大学物理知识点(磁学与电磁感应)长长直直电电流的磁流的磁场场：dBaxIdlloPl21124aB 0 I cos cos1、无限无限长电长电流：流：2aB 0 I4a2、半无限半无限长电长电流流(1)：B 0 IIaP三、磁三、磁场对电场对电流或运流或运动电动电荷的作用荷的作用1、对对运运动电动电荷的洛荷的洛伦兹伦兹力力fm qv B2、对电对电流元的磁力流元的磁力dF Idl B3、对载对载流流导线导线的磁力的磁力F dF Idl B在均匀磁在均匀磁场场中中F Il B Ir起末 B4、对载对载流流线线圈的磁力矩圈的磁力矩M NISen B注意霍耳注意霍耳电势电势的的产产生机理及其生机理及

2、其应应用用一、磁介一、磁介质质的磁化的磁化1、磁介、磁介质质的分的分类类：抗磁抗磁质质弱磁性物弱磁性物质质顺顺磁磁质质铁铁磁磁质质通常不是常数通常不是常数具有具有显显著的增著的增强强原磁原磁场场的性的性质质强强磁性物磁性物质质注意注意：抗磁性是一切磁介抗磁性是一切磁介质质固有的特性，它不固有的特性，它不仅仅存在存在 于抗磁介于抗磁介质质中，也存在于中，也存在于顺顺磁介磁介质质中；中；2、磁介、磁介质质中的磁中的磁场场：D、E、P 之之间间的关系的关系H B MH、B、M之之间间的关的关 系系M m Hr(1 m)0B 0r H HcLIH dl 3、铁铁磁磁质质：1概概念念：磁畴、磁畴、剩剩磁

3、、磁、矫矫顽顽力、居力、居里里点点；2分分类类与与应应用用：HO软软磁材料磁材料变变压压器器、电电机机、电电磁磁铁铁的的铁铁芯芯，高高 频线频线圈的磁芯材料圈的磁芯材料HBBO硬硬磁材料磁材料作永久磁作永久磁铁铁，永磁喇叭等。永磁喇叭等。HBO矩矩磁磁铁铁氧体材料氧体材料作作计计算机中算机中 的的记忆记忆元件元件稳稳恒磁恒磁场场典型典型问题问题及示例及示例稳稳恒磁恒磁场场考考题题大致可分大致可分为为以下几种以下几种类类型型(1)磁磁感感应应强强度的度的计计算算；(2)磁磁场场对对截流截流导导体体的力和的力和力力矩的矩的计计算算；(3)磁磁场场力力的功的的功的计计算算；(4)洛洛伦伦兹兹力的力的

4、计计算算；(5)磁磁场场强强度和磁度和磁化化强强度的度的计计算算。一、磁感一、磁感应应强强度的度的计计算算0r 2对对于运于运动动点点电电荷：荷：B 40q r注意矢量注意矢量 叉叉积积的运的运 算算对对于于连续带电连续带电体：体：方法方法r 24Q00dB B Idl r用用毕毕萨萨定律定律方法方法典型典型带电载带电载流体的磁流体的磁场场 磁磁场场叠加原理叠加原理熟熟记长记长直直电电流、流、圆电圆电流、流、长长直螺直螺线线管、螺管、螺绕环绕环、无限大面、无限大面电电流、无限流、无限长长柱面柱面/体体电电流的磁流的磁场场分布。分布。内IL0B dl 方法方法利用利用环环路定理求特殊路定理求特殊

5、对对称分布称分布载载流体的磁流体的磁场场二、磁二、磁场对场对运运动电动电荷或荷或载载流流导线导线的力或力矩的力或力矩mf qv B1、洛、洛伦兹伦兹力力在均匀磁在均匀磁场场中中v B匀速匀速圆圆周运周运动动qBR m qBT 2R 2mv与B不垂直带电带电粒子作螺旋运粒子作螺旋运动动R mqB2、霍、霍尔尔电势电势IBbHHU KnenqHK 111）判断半）判断半导导体的体的类类型型I+-HUmFB+-d-+H-IU+-FmB-dP 型半型半导导体体N 型半型半导导体体2）磁）磁场场或其他非或其他非电电量的量的检测检测与与传传感感IBbHHU KbKIHB U H3、安培力、安培力F dF

6、Idl BPxoBLydFIIdl在均匀磁在均匀磁场场中中F BIL任意任意闭闭合平面合平面载载流流导线导线在均匀磁在均匀磁场场中所受的力中所受的力为为零。零。注：注：载载流流线线圈在均匀磁圈在均匀磁 场场中所受力矩不一定中所受力矩不一定为为 零零BF1F3MIenOPF2N F4M Npm B4.由由 H dl Ic由由 B 0 r H由由BM H01)Ic求求 H；求求 B；求求 M；求求 jm；求求 Im；求求 Im；由由jm M由由Imjm L或由或由 Im(r1.场对场对称性分析；称性分析；2.选选取取环环路；路；3.求求环环路路 内内传传 导电导电流的代数和流的代数和 Ic；应应用

7、介用介质质中安培中安培环环路定理解路定理解题题方法方法cLIH dl 一、法拉第一、法拉第电电磁感磁感应应定律定律1、感感应电动势应电动势dti Ndm方向由楞次定律判断方向由楞次定律判断2、感感应电应电流流I感RR dt i 1 dm21tt3、感感应电应电量量q 感RmI dt二、二、动动生生电动势电动势(B)dl 方法一：从方法一：从电电源源电动势电动势的定的定义义出出发发B特特别别地：地：(B)l Bl sin 方法二：方法二：应应用法拉第用法拉第电电磁感磁感应应定律定律dt dm1、构造一假想、构造一假想闭闭合回路，求回路中的磁通量合回路，求回路中的磁通量；2、由法拉第、由法拉第电电

8、磁感磁感应应定律求定律求动动生生电动势电动势；3、由楞次定律判断方向。由楞次定律判断方向。三、感生三、感生电动势电动势1、感生感生电动势电动势oS定定B变变i dSs tB 方向由楞次定律判断方向由楞次定律判断2、感生感生电场电场 dSs tEi dl B感生感生电场电场是是涡涡旋旋场场，其，其电场线电场线与磁感与磁感 应应强强度增大的方向成左手螺旋关系。度增大的方向成左手螺旋关系。3、感生感生电场电场与感生与感生电动势电动势的的计计算算感生感生电场电场：dmdt dS BEi dl s t当变化的磁场的分布具有特殊对称性时：oRB1 dBEi 2 dtr(r R)2rdB R2(r R)Ei

9、dt感生感生电动势电动势：dtmid 感生感生电场电场与静与静电场电场的区的区别别静静电场电场 E感生感生电场电场E感场场源源由静止由静止电电荷激荷激发发由由变变化的磁化的磁场场激激发发电电 力力 线线 形形 状状电电力力线为线为非非闭闭合曲合曲线线静静电场为电场为无旋无旋场场电电力力线为闭线为闭合曲合曲线线EdB 0感dt感生感生电场为电场为有旋有旋场场电电 场场 的的 性性 质质为为保守保守场场作功与路径无关作功与路径无关 E dl 0为为非保守非保守场场作功作功 与路径有与路径有关关 dl dmi E感dt静静电场为电场为有源有源场场 qE dS 0感生感生电场为电场为无源无源场场 E感

10、 dS 0四、四、自感与自感与互感互感1、自感自感电动势电动势dtL L dI2、自感系数自感系数IL L只决定于只决定于线线圈的几圈的几 何何尺寸、匝数、介尺寸、匝数、介 质质。3、互感互感电动势电动势dt21 M dI1dt12 M dI24、互感系数互感系数M 21 12I1I2只与两只与两线线圈的大小圈的大小、形状、磁介形状、磁介质质和和 相相 对对位置有关。位置有关。五、磁五、磁场场的能量的能量1、通、通电线电线圈的自感磁能圈的自感磁能2mW 1 LI 2m222w 1 H 21B2 1 BH2、磁、磁场场的磁能的磁能 目前范畴内：目前范畴内：Wm V wmdV电电磁学基本物理磁学基

11、本物理图图象象电电荷荷电电流流电场电场磁磁场场运运动动激激 发发激激 发发变变化化变变化化 随随时间变时间变化的化的电场电场激激发时变发时变磁磁场场;E 涡涡 随随时间变时间变化的磁化的磁场场激激发时变电场发时变电场;tB H D t电电磁感磁感应应典型典型问题问题及示例及示例电电磁感磁感应应与与电电磁磁场场考考题题大致可分大致可分为为以下几种以下几种类类型型(1)法法拉拉第第电电磁感磁感应应定律和定律和楞楞次定律次定律的的应应用用；(2)动动生生电电动势动势的的计计算算；(3)感感生生电电动势动势与与感感应电场应电场的的计计算算；(4)自自感感与与互感的互感的计计算算；(5)磁磁能能的的计计算算；结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！25