電磁學大學物理張三慧第三版ppt課件

總復習內容提要 本學期教學內容第1章 1 1 1 8第2章 2 1 2 2 2 4第3章 3 1 3 2 3 6 3 7第4章 4 1 4 3 4 6 4 7第5章 5 1 5 5第6章 6 1 6 10第10章 10 1 10 8第11章 11 1 11 4 11 6第12章 12 1 12 7第13章 13 3 13 5 13 7 13 9第14章 14 1 14 5第15章 15 1 15 3 15 5第16章 16 1 16 8 力學 電磁學 電勢分布曲線 場強分布曲線 E V R R r r O O 結論 均勻帶電球面 球內的電勢等于球表面的電勢 球外的電勢等效于將電荷集中于球心的點電荷的電勢 選擇題大題 考試類型 電磁學 1 靜電場 1 庫侖定律 2 電場強度定義 3 點電荷的場強公式 4 電場疊加原理 a 取元dq 5 連續(xù)帶電體q的電場 b 求dE C 求E 2 對同一方向的分量求和 1 將dE分解為dEx dEy dEz 內 6 高斯定律 4 代入高斯定律 1 分析對稱性 明確E的方向 2 選恰當的閉合高斯面S 3 求S內的 qi 解題步驟 常見對稱類型 球對稱 柱對稱 面對稱等 1 定義 導體內部有自由電子 受靜電場作用作定向運動 穩(wěn)定后 導體上電荷靜止不動 2 條件 1 內部 E內 0 2 外部 E垂直表面 7 靜電平衡 1 導體內部沒有凈電荷 凈電荷只分布在導體表面上 3 靜電平衡時導體的電荷分布 2 帶電導體表面場強 2 電勢 1 靜電場是保守場 2 電勢差 3 電勢 選2為零勢點 則 某點的電勢 將單位正電荷移到無窮遠處 零勢點 電場力做的功 4 電勢疊加原理 1 離散點電荷 2 連續(xù)帶電體 1 取電荷元 2 dq產生電勢為 3 整個帶電體Q在P點的電勢 5 靜電勢能 3 電容器和介電質 1 電容 2 平行板電容 步驟 1 求E 2 求電壓 3 求電容 3 電容的串 并聯 4 電容器能量 5 電場能量 電場能量密度 電場能量 4 電流和磁場 1 洛侖茲力 2 磁感應強度定義 3 畢 薩定律 1 任取元 2 求該元激發(fā)的 4 畢 薩定律應用步驟 3 求B 5 有限長直導線 6 無限長直導線 7 圓電流圓心處 8 安培環(huán)路定理及其應用 應用關鍵 1 判斷對稱 2 選積分回路l 跟高斯定律相比較 2 環(huán)路與電流方向遵守右手定則 1 可任選積分回路l 3 電流一定是閉合的穩(wěn)恒電流 適用于任何穩(wěn)恒磁場 9 全電路安培環(huán)路定理 位移電流 2 安培力 求安培力 1 取電流元求力 大小為 2 建立坐標系 分解求積分 3 寫出總的安培力 5 磁力 1 電磁場中的洛侖茲力 整個彎曲導線受的磁場力的總和等于從起點到終點連起的直導線通過相同電流時受的磁場力 力矩 定義磁矩 線圈法向與電流成右手關系 6磁力矩 7 電磁感應和電磁波 1 法拉第電磁感應定律 2 感應電動勢 N匝相同 動生 低電勢b指向高電勢a 動生 動生電動勢指向 沿方向 6 麥克斯韋方程組 變化的電場產生磁場 變化的磁場產生電場 解 取dq ldl 整段棒激發(fā)的E dq激發(fā)的dE 大小方向均各異 例已知l q1 q2 a求均勻帶電細棒所激發(fā)的P處電場 無限長帶電直線 q1 0 q2 p 有限長帶電直線在點 柱對稱 已知s R解 取元dq sdS 方向x 例7 4均勻帶電圓盤在軸線上一點場強 各dq激發(fā) x s2prdr 整個圓盤 均勻帶電圓盤在軸線上一點場強 思考 能否由上述結論 求無限大均勻帶電平面s外一點場強 兩塊等量異號 均勻場 例求均勻帶電球面 R Q 的電勢 解 據 例在內外半徑分別為R1和R2的導體球殼內 有一個半徑為r的導體小球 小球與球殼同心 讓小球與球殼分別帶上電荷量q和Q 試求 1 小球的電勢Vr 球殼內 外表面的電勢 2 小球與球殼的電勢差 解 1 由對稱性可以肯定 小球表面上和球殼內外表面上的電荷分布是均勻的 小球上的電荷q將在球殼的內外表面上感應出 q和 q的電荷 而Q只能分布在球殼的外表面上 故球殼外表面上的總電荷量為q Q 小球和球殼內外表面的電勢分別為 球殼內外表面的電勢相等 2 兩球的電勢差為 例已知Q R 求均勻帶電球體的E分布 解 球對稱 內 1 球體內 r R 球內作高斯面S 2 球體外 r R 外 作E r曲線如右圖 球外作高斯面S 面內 qi Q則 E外4 r2 Q e0 S 電容的計算 1 平板電容器的電容 步驟 求E 求電壓 求電容 已知S d 2 圓柱形電容器電容 柱對稱 l 已知l R1 R2 e0 3 球形電容器 球對稱 已知R1 R2 e0 無限長載流直導線 半無限長載流直導線 直導線延長線上 討論 R 例2 一載流圓環(huán)半徑為R通有電流為I 求圓環(huán)軸線上一點的磁感應強度B 解 將圓環(huán)分割為無限多個電流元Idl 電流元在軸線上產生的磁感應強度dB為 將dB沿x軸和y軸分解 由對稱性可知 dl和dl 在P點產生的dB在x方向大小相等方向相同 y方向大小相等方向相反 相互抵消 B的方向垂直于圓環(huán)平面沿x軸正向 1 載流圓環(huán)環(huán)心處 x 0 2 遠離載流圓環(huán)環(huán)心的OX軸上點處 x R 方向垂直于圓形導線平面 沿右手螺旋方向 例已知R 0 2m IC 10A 求r1 0 1m r2 0 3m處的磁場 解 IC R 1 電場分布具有軸對稱