大學(xué)物理多媒體09電磁學(xué)討論課課堂PPT

1、1 電磁學(xué)討論課電磁學(xué)討論課 論三算四論三算四 三三性質(zhì)性質(zhì) 四四計算計算 場場 場量場量 力力 導(dǎo)體導(dǎo)體 電容電容 介質(zhì)介質(zhì) 電感電感基本要求基本要求2如圖所示在真空中有兩塊相距為如圖所示在真空中有兩塊相距為 d，面積均為，面積均為 s， 帶電量帶電量 分別為分別為 +q 和和 -q 的的 平行板平行板 兩板的線度遠(yuǎn)大于兩板的線度遠(yuǎn)大于 d，因此可忽略邊緣效應(yīng)，因此可忽略邊緣效應(yīng)sd+q-q求：求： 兩板間的作用力兩板間的作用力2024dqf(a)sqf02(b)sqf022(c)你選擇下列哪個答案？你選擇下列哪個答案？電學(xué)電學(xué) 1.指導(dǎo)指導(dǎo) 2.1 三三 . 4 p.57.4 計算力計算力

2、怎么能將平板看作是怎么能將平板看作是點(diǎn)電荷呢點(diǎn)電荷呢?3sqdd參考解答：參考解答：02e正板正板(或說負(fù)板或說負(fù)板)處在負(fù)板處在負(fù)板(或說或說正板正板)的場中的場中esqefddd02sd022sffq02)(2dsq022因?yàn)楦麟姾稍芰Ψ较蛳嗤?，所以因?yàn)楦麟姾稍芰Ψ较蛳嗤詁錯在哪？錯在哪？自己的場怎么會自己的場怎么會對自己作用呢對自己作用呢?42.指導(dǎo)指導(dǎo)2.2 三三 . 3p.61.3 電勢零點(diǎn)電勢零點(diǎn)無限大均勻帶電板無限大均勻帶電板有人由電勢疊加原理求得有人由電勢疊加原理求得p點(diǎn)電勢為：點(diǎn)電勢為：22) 2/(400aaqup對否？理由如何？對否？理由如何？答：答： a pa

3、 /2q522)2/(400aaqup理由如何？理由如何？錯錯在兩個相疊加的電勢的零點(diǎn)不一致在兩個相疊加的電勢的零點(diǎn)不一致q pa /20ax如如可選大平板處（可選大平板處（x=a）電勢為零）電勢為零aaaaxxxq2/02/20d)2(4d板ppqpuuu63.指導(dǎo)指導(dǎo)2.3 三三 . 1 ( (p.66.1.) )力線性質(zhì)力線性質(zhì) 導(dǎo)體等勢導(dǎo)體等勢哪個結(jié)果對？理由？哪個結(jié)果對？理由？從從 線可看出線可看出e+-+ab大導(dǎo)體球大導(dǎo)體球bq 0rb b移近移近小導(dǎo)體球小導(dǎo)體球a(不帶電不帶電)ar答：答：abuu) 1 (7+-+ba 從從 線可看出線可看出eua 0 0)2(au答：答：8（

4、3）r rb 時，時，因?yàn)榇藭r因?yàn)榇藭ra、b的大小都可忽略的大小都可忽略204rqep pr+-+barbqep思考：思考：再精確一些應(yīng)如何？再精確一些應(yīng)如何？+-+baep可視為點(diǎn)電荷與偶極子可視為點(diǎn)電荷與偶極子的電場的疊加的電場的疊加答：答：9（4） 4201bbbrqe因?yàn)橐驗(yàn)閎表面表面電荷分布電荷分布 不均勻不均勻大導(dǎo)體球大導(dǎo)體球bq 0rb be1移近移近小導(dǎo)體球小導(dǎo)體球a(不帶電不帶電)ar答：答：答：答：10點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷+q放在接地空腔導(dǎo)體球放在接地空腔導(dǎo)體球b外外a點(diǎn)，試定性點(diǎn)，試定性 求以下三種情況中求以下三種情況中b球的感應(yīng)電荷球的感應(yīng)電荷 及球外場強(qiáng)及球外場強(qiáng) (a)b內(nèi)

5、無電荷；內(nèi)無電荷；(b)點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷+q在球心處；在球心處； (c)點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷-q偏離球心偏離球心o qaoba( )qaobqb( )qaobqc( )4.指導(dǎo)指導(dǎo) 2.3 三三 . 6 ( (p.66.6.) ) 唯一性定理唯一性定理11qaoba( )qaobqb( )qaobqc( )分析：分析： 三種情況三種情況: : 導(dǎo)體空腔導(dǎo)體空腔b外部空間外部空間 場必然相同場必然相同dr故故(b)(c)兩種情況電量的分布兩種情況電量的分布 必然與必然與(a)情況相同情況相同欲求導(dǎo)體殼欲求導(dǎo)體殼b外表面感應(yīng)電荷電量外表面感應(yīng)電荷電量 就可以通過就可以通過(a)來求來求12qaoba( )qa

6、obqb( )qaobqc( )設(shè)導(dǎo)體殼設(shè)導(dǎo)體殼b外表面感應(yīng)電荷電量為外表面感應(yīng)電荷電量為q設(shè)設(shè)+ +q到球心距離為到球心距離為d 球半徑為球半徑為r drdqu0o4rq040qdrqqq 普遍普遍q點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷在球心在球心的電勢的電勢感應(yīng)電感應(yīng)電荷在球荷在球心電勢心電勢135.指導(dǎo)指導(dǎo) 2.3 四四 . 3（3）( (p.67.3.) )or3r2r1q如圖示，帶電量為如圖示，帶電量為q、半徑為半徑為r1的導(dǎo)體球，的導(dǎo)體球，不帶電金屬球殼。不帶電金屬球殼。球外同心地放置一個內(nèi)、外半徑為球外同心地放置一個內(nèi)、外半徑為r2 、r3的的把外殼接地后再與地絕緣，把外殼接地后再與地絕緣， 然后把內(nèi)球

7、接地，然后把內(nèi)球接地， 求：求：外球殼的電勢外球殼的電勢u殼殼 。or3r2r114or3r2r1qor3r2r1-qqx-qx-q+qx首先分析電荷分布首先分析電荷分布左圖：導(dǎo)體殼帶電左圖：導(dǎo)體殼帶電-q在內(nèi)表面在內(nèi)表面右圖：內(nèi)球接地后電荷的分布右圖：內(nèi)球接地后電荷的分布15解：解：or3r2r1qx-qxqx - q0444302010rqqrqrqxxx31322121rrrrrrqrrqx16法法2 電勢疊加法電勢疊加法or3r2r1qx-qxqx - q304rqqux殼法法1 電勢定義法電勢定義法12)11(44d12020rrxxrrqrrqu殼)(4)(313221012rrr

8、rrrqrr)(4)(313221012rrrrrrqrr17磁學(xué)磁學(xué)1.指導(dǎo)指導(dǎo)p.78 四四1求圖示載流導(dǎo)線處的磁感強(qiáng)度求圖示載流導(dǎo)線處的磁感強(qiáng)度oiroir1r2oi iaa答案：答案：ri2410201010221221221riririai220平行連線向左平行連線向左182.指導(dǎo)指導(dǎo)p.82 三三 1.分別寫出分別寫出a、b、c三個閉合回路三個閉合回路的磁感強(qiáng)度的環(huán)流值。設(shè)的磁感強(qiáng)度的環(huán)流值。設(shè)i1=i2=8a ,并討論并討論1）在每個閉合回路上各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度是否相等？）在每個閉合回路上各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度是否相等？2）在回路）在回路c上各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度是否均為零？上各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度是否均為

9、零？1i2iabc答案：答案： 7101048ilbad 7201048ilbbd 0120iilbcd1）否）否2）否）否193.指導(dǎo)指導(dǎo)p.86 四四 2.圖示穩(wěn)恒電流，圖示穩(wěn)恒電流，1）求圓環(huán)中心點(diǎn)的磁感強(qiáng)度；）求圓環(huán)中心點(diǎn)的磁感強(qiáng)度；2）求圖示）求圖示l的磁感強(qiáng)度的環(huán)流。的磁感強(qiáng)度的環(huán)流。答案：答案：1）rib40oro120iiaabbl2）32i30ilbld204 .指導(dǎo)指導(dǎo)p.87 四四 4.無限大載流平板，厚度為無限大載流平板，厚度為2h，電流均勻，密度為電流均勻，密度為i，求空間磁感強(qiáng)度分布。，求空間磁感強(qiáng)度分布。h2i解：面對稱分布解：面對稱分布建坐標(biāo)如圖，中心為坐標(biāo)原點(diǎn)。建坐標(biāo)如圖，中心為坐標(biāo)原點(diǎn)。xo過場點(diǎn)取矩形回路過場點(diǎn)取矩形回路lxxliblhx220ixb0hliblhx220ihb0215. 如圖如圖 長直導(dǎo)線過圓電流的中心且垂直圓電長直導(dǎo)線過圓電流的中心且垂直圓電流平面流平面 電流強(qiáng)度均為電流強(qiáng)度均為i求：相互作用力求：相互作用力ii解：在電流上任取電流元解：在電流上任取電流元(在哪個電流上??？在哪個電流上??？)blif dd0fd 0lblid226.求長直螺線管的自感系數(shù)求長直螺線管的自感系數(shù) 幾何條件和介質(zhì)如圖所示幾何條件和介質(zhì)如圖所示解：設(shè)電流解：設(shè)電流 i 通過螺線管線路通過螺線管線路i