大學(xué)物理 復(fù)習(xí)_電磁

1、靜電場靜電場穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場物物理理量量通通量量電場強(qiáng)度通量（電通量）電場強(qiáng)度通量（電通量）比奧比奧-薩伐爾定律薩伐爾定律疊加原理疊加原理0qFE點電荷的場強(qiáng)點電荷的場強(qiáng)rerq204niiEEiniiirrq304 02041rrdqEdE SdESEmaxsinmFFBqvqv dScosBSdBm 304rrlIdBd 對一段載流導(dǎo)線對一段載流導(dǎo)線 LrrlIdBdB304 磁通量磁通量0 l dE靜電場靜電場穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場 iiIl dB0 0 SdB isqSdE01 磁場沒有保守性，它是磁場沒有保守性，它是非保守場，或無勢場非保守場，或無勢場電場有保守性，它是電場有保守性，它是保

2、守場，或有勢場保守場，或有勢場電力線起于正電荷、電力線起于正電荷、止于負(fù)電荷。止于負(fù)電荷。靜電場是有源場靜電場是有源場 磁力線閉合、磁力線閉合、無自由磁荷無自由磁荷磁場是無源場磁場是無源場概念概念 定律定律 方法方法 結(jié)論結(jié)論電場電場磁場磁場2004rrlIdBd 0204rrqE 點電點電荷荷:電流電流元元:aE02 aIB 20 帶電帶電直線直線:長直長直電流電流:232220)(2RxIRB 23220)(4RxxqE 帶電帶電圓環(huán)圓環(huán):圓環(huán)圓環(huán)電流電流:載流圓環(huán)載流圓環(huán)RIB20 載流圓弧：載流圓?。篟IRIB 42200 電場、磁場中典型結(jié)論的比較電場、磁場中典型結(jié)論的比較rIB 2

3、0 rE02 202 RIrB 202RrE 0 E0 B外外內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)外外rE02 rIB 20 rE02 rIB 20 長直圓柱面長直圓柱面電荷均勻分布電荷均勻分布電流均勻分布電流均勻分布長直圓柱體長直圓柱體長直線長直線 aaaldEqWV0 niPiPVV1方法一：定義法方法一：定義法零勢點aaaldEqWV0應(yīng)用條件：應(yīng)用條件：電場分布可以由高斯定理簡單求出電場分布可以由高斯定理簡單求出方法二：疊加法方法二：疊加法基本思想：基本思想：先求出點電荷的電勢，再由疊加原先求出點電荷的電勢，再由疊加原理計算任意電場的電勢。理計算任意電場的電勢。電勢計算的兩種電勢計算的兩種方法方法：rqVP04

4、點點電電荷荷的的電電勢勢： rdqdVV04處于靜電平衡狀態(tài)的處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的性質(zhì)：導(dǎo)體的性質(zhì)：1 1、導(dǎo)體是、導(dǎo)體是等勢體等勢體，導(dǎo)體表面是，導(dǎo)體表面是等勢面等勢面。2 2、導(dǎo)體內(nèi)部處處沒有未被抵消的、導(dǎo)體內(nèi)部處處沒有未被抵消的凈電荷凈電荷，凈電荷只，凈電荷只分布在導(dǎo)體的表面上。分布在導(dǎo)體的表面上。3 3、導(dǎo)體以外，靠近導(dǎo)體表面附近處的場強(qiáng)大小與導(dǎo)、導(dǎo)體以外，靠近導(dǎo)體表面附近處的場強(qiáng)大小與導(dǎo)體表面在該處的面電荷密度體表面在該處的面電荷密度 的關(guān)系為的關(guān)系為 0 E導(dǎo)體內(nèi)部任意一點的場強(qiáng)為零；導(dǎo)體內(nèi)部任意一點的場強(qiáng)為零；導(dǎo)體表面上任意一點的場強(qiáng)垂直于該點表面。導(dǎo)體表面上任意一點的場強(qiáng)垂

5、直于該點表面。電容器的電容電容器的電容串聯(lián)等效電容串聯(lián)等效電容nCCCC111121 1C2CnCq q q q q q 并聯(lián)等效電容并聯(lián)等效電容1C2CnC1q 1q nq 2q 2q nq _nCCCC 21ABQQCVVU孤立導(dǎo)體的電容孤立導(dǎo)體的電容QCV0CCr 真空中的磁場真空中的磁場電流的磁場電流的磁場磁場對電流的作用磁場對電流的作用磁場的描述磁場的描述電流元的磁場電流元的磁場 畢畢-薩定律薩定律載流導(dǎo)線的磁場載流導(dǎo)線的磁場2004rrlIdBd BdB運動電荷的磁場運動電荷的磁場2004rrqB 基本方程基本方程1、高斯定理、高斯定理2、安培環(huán)路、安培環(huán)路定理定理0 SSdB I

6、l dBL0磁磁感感應(yīng)應(yīng)線線磁感應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度 qFBm 磁通量磁通量 SSdB磁場磁場對電流元的對電流元的作用作用安培定理安培定理BlIdFd 磁場磁場對載流對載流導(dǎo)體的導(dǎo)體的作用作用 LBlIdF磁場對磁場對運動電運動電荷作用荷作用BqF 磁場對磁場對載流線圈載流線圈作用作用nNISPBPMmm 1. 直電流的磁場直電流的磁場+aP1 2 IB)cos(cos4210 aIB無限長載流直導(dǎo)線無限長載流直導(dǎo)線aIB 20半無限長載流直導(dǎo)線半無限長載流直導(dǎo)線aIB 40直導(dǎo)線延長線上直導(dǎo)線延長線上0 B磁場一些重要的結(jié)論磁場一些重要的結(jié)論2. 圓電流軸線上某點的磁場圓電流軸線上某點的磁場23

7、22202)xR(IRB 方向：方向： 右手螺旋法則右手螺旋法則大?。捍笮。?1) 載流圓環(huán)圓心處的載流圓環(huán)圓心處的 圓心角圓心角 2 BRIB20 (2) 載流圓弧載流圓弧 圓心角圓心角 RIRIB 42200 RxIPx3. 長直載流螺線管長直載流螺線管 外外內(nèi)內(nèi)00nIB 5. 環(huán)形載流螺線管環(huán)形載流螺線管 外外內(nèi)內(nèi)020rNIB 2121RRRR 、nIB0 12 RNn 4. 無限大載流導(dǎo)體薄板無限大載流導(dǎo)體薄板20nIB 板上下兩側(cè)為均勻磁場板上下兩側(cè)為均勻磁場.dabc 0Il dHL0 l dEL 0qSdDS0 SdBS DEHB EBDH 1 orBB0CCr roEE/3

8、. 有有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。鐵磁質(zhì)的特性鐵磁質(zhì)的特性2. 有很大的磁導(dǎo)率有很大的磁導(dǎo)率。 放入線圈中時可以使磁場增強(qiáng)放入線圈中時可以使磁場增強(qiáng)102 104倍。倍。4.溫度超過溫度超過居里點居里點時，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。時，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。1. 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率不是一個常量不是一個常量，它的值不僅決定于原線，它的值不僅決定于原線 圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。 B 和和H 不是線性關(guān)系。不是線性關(guān)系。磁介質(zhì)分類：順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)磁介質(zhì)分類：順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)5、鐵磁質(zhì)的分類及其應(yīng)用、鐵磁質(zhì)的分類及其應(yīng)用軟

9、磁材料作變壓器的。軟磁材料作變壓器的。純鐵，硅鋼坡莫合金純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。，鐵氧體等。 r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大，感應(yīng)強(qiáng)度大，矯頑力矯頑力(Hc)小，磁滯回線的面積窄而小，磁滯回線的面積窄而長，損耗?。ㄩL，損耗?。℉dB面積?。?。面積小）。HBcH cH(1)軟磁材料軟磁材料(2)硬磁材料硬磁材料作永久磁鐵作永久磁鐵矯頑力矯頑力(Hc)大（大（102A/m)，剩磁剩磁Br大大磁滯回線的面積大，損耗大。磁滯回線的面積大，損耗大。 當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通

10、量發(fā)生變化時，回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?；芈分袝a(chǎn)生感應(yīng)電動勢。一、電磁感應(yīng)定律一、電磁感應(yīng)定律式中的負(fù)號反映了感應(yīng)電動勢式中的負(fù)號反映了感應(yīng)電動勢的方向，它是楞的方向，它是楞 次定律的數(shù)學(xué)表現(xiàn)。次定律的數(shù)學(xué)表現(xiàn)。dtdim SkisBdtddtdrdEd設(shè)線圈電阻為設(shè)線圈電阻為R,感應(yīng)電流感應(yīng)電流1 ddIRRt 在在t1到到t2時間內(nèi)流過的時間內(nèi)流過的感應(yīng)電量感應(yīng)電量：211R 電動勢方向的確定：電動勢方向的確定：nL確定回路的繞行方向；確定回路的繞行方向；按右手螺旋法則確定回路面積的正按右手螺旋法則確定回路面積的正法向；法向；確定穿過回路面積磁通量的正負(fù)；確定穿過回路面積磁通量的正負(fù)；由由

11、i=-d/dt確定：若確定：若i 0 ，則，則i與繞行方向與繞行方向一致一致;若若i0 i與繞行方向相反。與繞行方向相反。例題：例題：18-1，2，3，5，9習(xí)題：習(xí)題：18-1，2，3，4由靜止電荷產(chǎn)生由靜止電荷產(chǎn)生由變化磁場產(chǎn)生由變化磁場產(chǎn)生線是線是“有頭有尾有頭有尾”的，的，庫庫E是一組閉合曲線是一組閉合曲線起于正電荷而終于負(fù)電荷起于正電荷而終于負(fù)電荷感感E線是線是“無頭無尾無頭無尾”的的感生電場（渦旋電場）感生電場（渦旋電場）靜電場（庫侖場）靜電場（庫侖場）具有電能、對電荷有作用力具有電能、對電荷有作用力具有電能、對電荷有作用力具有電能、對電荷有作用力0 SSdE渦渦 iSqSdE01

12、 庫庫 SLSdtBl dE渦渦0 l dEL庫庫有源保守場有源保守場無源非保守場無源非保守場動生電動勢動生電動勢感生電動勢感生電動勢特特點點磁場不變，閉合電路的整磁場不變，閉合電路的整體或局部在磁場中運動導(dǎo)體或局部在磁場中運動導(dǎo)致回路中磁通量的變化致回路中磁通量的變化閉合回路的任何部分都不閉合回路的任何部分都不動，空間磁場發(fā)生變化導(dǎo)動，空間磁場發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化致回路中磁通量變化原原因因由于由于S 的變化引起的變化引起回路中回路中 變化變化由于由于B 的變化引起的變化引起回路中回路中 變化變化非靜電力就是洛侖茲力，非靜電力就是洛侖茲力，由洛侖茲力對運動電荷由洛侖茲力對運動電荷作用而

13、產(chǎn)生電動勢作用而產(chǎn)生電動勢變化磁場在它周圍空間激發(fā)變化磁場在它周圍空間激發(fā)渦旋電場，非靜電力就是感渦旋電場，非靜電力就是感生電場力，由感生電場力對生電場力，由感生電場力對電荷作功而產(chǎn)生電動勢電荷作功而產(chǎn)生電動勢結(jié)結(jié)論論 l dBvi 其方向由其方向由Bv 決定決定其方向由其方向由沿沿SiSdtBl dE渦的積分方向決定的積分方向決定渦渦El d的來源的來源非靜電力非靜電力RlE0d感生RE感生)(tBoa重要結(jié)論重要結(jié)論 半徑半徑oa線上的感生電動勢為零線上的感生電動勢為零證明：因為感生電場是圓周的切證明：因為感生電場是圓周的切線方向，所以必然有線方向，所以必然有則有則有感生電動勢感生電動勢例

14、題：例題：18-7，8，13動生電動勢動生電動勢例題：例題：18-4，6，3，5，9習(xí)題：習(xí)題：18-5iL2、自感系數(shù)、自感系數(shù):注意注意: :L L與線圈所通電流無關(guān)與線圈所通電流無關(guān), ,僅取決于線圈回路的幾何形狀和僅取決于線圈回路的幾何形狀和大小及周圍磁介質(zhì)。大小及周圍磁介質(zhì)。dtdidtdiiiM1212121212121、互感的計算、互感的計算221LIWm22IWL dtdIL例題：例題：18-10，11，12習(xí)題：習(xí)題：18-7，95 磁場能量磁場能量 1.能量存在器件中能量存在器件中電容器電容器CLWCVe122WLIm122靜電場靜電場 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場五、電磁場能量比較五

15、、電磁場能量比較1.能量存在器件中能量存在器件中電感電感2電場能電場能量密度量密度wD Ee12 2磁場能磁場能量密度量密度wB Hm12 例題：例題：18-12習(xí)題：習(xí)題：18-8，10，11例例:兩根平行長直導(dǎo)線橫截面半徑都是兩根平行長直導(dǎo)線橫截面半徑都是 a ，中心相距為，中心相距為 d ，屬，屬于同一回路，設(shè)兩導(dǎo)線內(nèi)部的磁通量不計，求這樣于同一回路，設(shè)兩導(dǎo)線內(nèi)部的磁通量不計，求這樣 一對導(dǎo)線一對導(dǎo)線長為長為 l 的自感的自感 。aalrILsBddsBddrlrdIrIadad)(22(rlrdIrIood)(22aadIllnaadllnIdI解解:各方程的各方程的物理意義：物理意義

16、：六、麥克斯韋方程組六、麥克斯韋方程組：(1)在任何電場中，通過任何閉合曲面的電通量等于在任何電場中，通過任何閉合曲面的電通量等于 該閉合曲面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和。該閉合曲面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和。有源場有源場(2)在任何磁場中，通過任何閉合曲面的磁通量在任何磁場中，通過任何閉合曲面的磁通量 恒等于恒等于0。無源場無源場(3)一般地，電場強(qiáng)度一般地，電場強(qiáng)度E沿任意閉合環(huán)路的積分等于沿任意閉合環(huán)路的積分等于 穿過該環(huán)路磁通量隨時間變化率的負(fù)值。穿過該環(huán)路磁通量隨時間變化率的負(fù)值。有旋場有旋場(4)磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H沿任意閉合環(huán)路的積分，等于穿過該沿任意閉合環(huán)路的積分，等于穿過該 環(huán)路傳導(dǎo)電流和位移電流的代數(shù)和。環(huán)路傳導(dǎo)電流和位移電流的代數(shù)和。有旋場有旋場SdtDIl dH SdtBl dE iqSdD0 SdB qmiImSdtB SdtDIl dH SdtBl dE iqSdD0 SdB(1)(2)(3)(4)？11 在無限大均勻絕緣介質(zhì)在無限大均勻絕緣介質(zhì)(或真空或真空)中中,平面電磁波的平面電磁波的性性質(zhì)概括如下質(zhì)概括如下: