电介质稳恒磁场习题课解读讲课教案.ppt

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1、电介质稳恒磁场习题课解读4.4.掌握电容器的电能公式并能计算电容器的能量。掌握电容器的电能公式并能计算电容器的能量。5.5.理解电场能量密度的概念并会计算电荷系的静电能。理解电场能量密度的概念并会计算电荷系的静电能。电容器的能量：电场的能量密度：电荷系的静电能：毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场电流元在空间产生的磁场)P*真空磁导率真空磁导率 磁磁场场运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷磁场磁场 磁磁 感感 线线 规定规定：曲线上每一点的：曲线上每一点的切线方向切线方向就是该点的磁感就是该点的磁感强度强度 B 的方向的方向，曲线的，曲线的疏密程度疏密程度表示该点的磁感强度表示该点

2、的磁感强度 B 的大小的大小.SNISNI磁通量磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量通量.单位单位 物理意义物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零 （故磁场是故磁场是无源的无源的.）磁场高斯定理磁场高斯定理 安培环路定理安培环路定理 即在真空的稳恒磁场中，磁感应强度即在真空的稳恒磁场中，磁感应强度 沿任沿任一闭合路径的积分的值，等于一闭合路径的积分的值，等于 乘以该闭合路径乘以该闭合路径所包围的各电流的代数和所包围的各电流的代数和.电流电流 正负正负的规定的规定：与与 成成右右螺旋时，螺旋时，为为正正；

3、反反之为之为负负.(2)安培环路定理适用于稳定电流，求出的安培环路定理适用于稳定电流，求出的B是总场，包是总场，包括空间所有电流的贡献。括空间所有电流的贡献。(3)适当选择环路，使环路上各点的适当选择环路，使环路上各点的B方向都沿环路切方向都沿环路切向，大小相等，才能把向，大小相等，才能把B提到积分号外。提到积分号外。(1)电流分布具有对称性因电流分布具有对称性因(2)而磁场分布具有对称性，能用安培环路定理直接求磁而磁场分布具有对称性，能用安培环路定理直接求磁场。场。带电粒子在磁场中所受的力带电粒子在磁场中所受的力（洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功）洛仑兹力洛仑兹力 安培环路定理适用范围：一类是载

4、流无限长直安培环路定理适用范围：一类是载流无限长直导线及圆柱、载流导体直圆筒以及同轴组合；另一导线及圆柱、载流导体直圆筒以及同轴组合；另一类是载流细螺绕环以及载流无限长螺线管轴线上的类是载流细螺绕环以及载流无限长螺线管轴线上的场。场。1.回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率 与与 不垂直不垂直3.磁聚焦磁聚焦速度选择器速度选择器 回旋加速器回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室型室.此加速器可将质子和氘核加速到此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，的能量，为此为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.optimumt

5、hicknessofmagnetandelectrode 我国于我国于1994年建年建成的第一成的第一台强流质台强流质子加速器子加速器，可产生，可产生数十种中数十种中短寿命放短寿命放射性同位射性同位素素.思考讨论题1.1.如图，在电量为如图，在电量为q q的点电荷附近，有一细长的圆柱的点电荷附近，有一细长的圆柱形均匀电介质棒，则由高斯定理：形均匀电介质棒，则由高斯定理：qP可算出P点的电位移矢量的大小：所以，P点场强大小为：讨论以上解法是否正确？为什么？不正确。因为自由电荷是点电荷，介质棒在该电场中极化，极化电荷分布在棒的两端面上，不是对称分布，故不能用高斯定理求出D，也求不出E。只有当自由电

6、荷及介质分布有一定的对称性，应用高斯定理，使面积分 中的 能以标量形式提出来，即可求出D。另一部分高斯面上 高斯面上 处处相等再由 求出E。选取高斯面S的原则：2.2.电介质在外电场中极化后，两端出现等量异号电荷，电介质在外电场中极化后，两端出现等量异号电荷，若把它截成两半后分开，再撤去外电场，问这两个半若把它截成两半后分开，再撤去外电场，问这两个半截的电介质上是否带电截的电介质上是否带电?为什么为什么?不带电。因为从电介质极化的微观机制看有两类：非极性分子在外电场中沿电场方向产生感应电偶极矩极性分子在外电场中其固有电偶极矩在该电场作用下沿着外电场方向取向。其在外电场中极化的宏观效果是一样的，

7、在电介质的表面上出现的电荷是束缚电荷，这种电荷不象导体中的自由电荷那样能用传导的方法引走。当电介质被裁成两段后撤去电场，极化的电介质又恢复原状，仍各保持中性。3.3.当电场强度相同时当电场强度相同时,电介质内电场能量密度电介质内电场能量密度比真空中大比真空中大,这是为什么？这是为什么？这是由于电介质极化时这是由于电介质极化时,表面出现束缚电荷表面出现束缚电荷,其附加电场与原电场方向相反其附加电场与原电场方向相反,削弱了电介削弱了电介质内部的电场质内部的电场.于是要在电介质中建立起与于是要在电介质中建立起与真空中相同的电场真空中相同的电场,就需要做更多的功就需要做更多的功,从从而介质内积蓄的电场

8、能量较多而介质内积蓄的电场能量较多,能量密度较能量密度较大大4 4、如图所示，流出纸面的电流为、如图所示，流出纸面的电流为2I 2I，流进纸面的电，流进纸面的电流为流为I I，则下述各式中正确的是（，则下述各式中正确的是（）D5 5、图示为一云室照片的示意图，显示一带电粒子图示为一云室照片的示意图，显示一带电粒子的径迹，云室内有垂直于纸面向里的磁场，中央部分为的径迹，云室内有垂直于纸面向里的磁场，中央部分为一水平放置的铅板。一水平放置的铅板。（1）因带电粒子穿过铅版将损因带电粒子穿过铅版将损失一部分动能，试判断该粒子穿失一部分动能，试判断该粒子穿过铅板的方向；过铅板的方向；（2）试问该粒子所带

9、电荷是正试问该粒子所带电荷是正还是负？还是负？(2)1932(2)1932年，美国物理学家安德森（年，美国物理学家安德森（C.D.AndersonC.D.Anderson）就是利）就是利用这个办法发现正电子的。为此他获得了用这个办法发现正电子的。为此他获得了19361936年诺贝尔物年诺贝尔物理奖。理奖。答：(1)由a到c 3.掌握安培环路定理，并会利用该定理计算具有对称性掌握安培环路定理，并会利用该定理计算具有对称性电流分布的磁场电流分布的磁场注意电流的方向与取正负号的关系注意电流的方向与取正负号的关系4.掌握安培定律及计算载流导线（或载流线圈）在磁场掌握安培定律及计算载流导线（或载流线圈）

10、在磁场中受力（或力矩）的方法中受力（或力矩）的方法载流线圈的磁矩载流线圈的磁矩载流线圈受的磁力矩载流线圈受的磁力矩5.理解洛伦兹力公式，并能熟练应用它计算运动电荷在理解洛伦兹力公式，并能熟练应用它计算运动电荷在磁场中受的力磁场中受的力6.理解霍尔效应并能计算有关的某些物理量理解霍尔效应并能计算有关的某些物理量磁场中的载流导体上出现横向电势差的现象磁场中的载流导体上出现横向电势差的现象带电粒子在磁场中运动带电粒子在磁场中运动速度垂直于磁场时：速度垂直于磁场时：速度不垂直于磁场时：速度不垂直于磁场时：此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢