大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)(磁學(xué)與電磁感應(yīng))資料講解

1、大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)(磁學(xué)與電磁感應(yīng))長(zhǎng)直電流的磁場(chǎng)：長(zhǎng)直電流的磁場(chǎng)：dBaxIdlloPl21124aB 0 I cos cos1、無限長(zhǎng)電流：無限長(zhǎng)電流：2aB 0 I4a2、半無限長(zhǎng)電流半無限長(zhǎng)電流(1)：B 0 IIaP三、磁場(chǎng)對(duì)電流或運(yùn)動(dòng)電荷的作用三、磁場(chǎng)對(duì)電流或運(yùn)動(dòng)電荷的作用1、對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲、對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力力fm qv B2、對(duì)電流元的磁、對(duì)電流元的磁力力dF Idl B3、對(duì)載流導(dǎo)線的磁、對(duì)載流導(dǎo)線的磁力力F dF Idl B在均勻磁場(chǎng)中在均勻磁場(chǎng)中F Il B Ir起末 B4、對(duì)載流線圈的磁力、對(duì)載流線圈的磁力矩矩M NISen B注意霍耳電勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理及其應(yīng)用注意霍耳電

2、勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理及其應(yīng)用一、磁介質(zhì)的磁化一、磁介質(zhì)的磁化1、磁介質(zhì)的分類：、磁介質(zhì)的分類：抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)弱磁性物質(zhì)弱磁性物質(zhì)順磁質(zhì)順磁質(zhì)鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)通常不是常數(shù)通常不是常數(shù)具有顯著的增強(qiáng)原磁場(chǎng)的性質(zhì)具有顯著的增強(qiáng)原磁場(chǎng)的性質(zhì)強(qiáng)磁性物質(zhì)強(qiáng)磁性物質(zhì)注意注意 ：抗磁性是一切磁介質(zhì)固有的特性，它不僅存抗磁性是一切磁介質(zhì)固有的特性，它不僅存在在 于抗磁介質(zhì)中，也存在于順磁介質(zhì)中；于抗磁介質(zhì)中，也存在于順磁介質(zhì)中；2、磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)：、磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)：D、E、P 之間的關(guān)系之間的關(guān)系H B MH、B、M之間的關(guān)之間的關(guān) 系系M m Hr (1 m )0B 0r H HcLIH dl 3、鐵磁質(zhì)：、鐵磁質(zhì)：概念：

3、磁疇、剩磁、矯頑力、居里點(diǎn)；概念：磁疇、剩磁、矯頑力、居里點(diǎn)；分類與應(yīng)用：分類與應(yīng)用：HO軟軟磁材料磁材料變壓器、電機(jī)、變壓器、電機(jī)、 電磁鐵的鐵芯，高電磁鐵的鐵芯，高 頻線圈的磁芯材料頻線圈的磁芯材料HBBO硬硬磁材料磁材料作永久磁鐵，作永久磁鐵，永磁喇叭等。永磁喇叭等。HBO矩矩磁鐵氧體材料磁鐵氧體材料作計(jì)算機(jī)中作計(jì)算機(jī)中 的記憶元件的記憶元件穩(wěn)恒磁場(chǎng)典型問題及示例穩(wěn)恒磁場(chǎng)典型問題及示例穩(wěn)恒磁場(chǎng)考題大致可分為以下幾種穩(wěn)恒磁場(chǎng)考題大致可分為以下幾種類型類型磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算；磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算；磁場(chǎng)對(duì)截流導(dǎo)體的力和力矩的計(jì)算；磁場(chǎng)對(duì)截流導(dǎo)體的力和力矩的計(jì)算；磁場(chǎng)力的功的計(jì)算；磁場(chǎng)力的功的計(jì)算；洛

4、倫茲力的計(jì)算；洛倫茲力的計(jì)算；(1)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度的計(jì)算。磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度的計(jì)算。一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算0r 2對(duì)于運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷：對(duì)于運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷：B 40q r注意矢量注意矢量 叉叉積的運(yùn)積的運(yùn) 算算對(duì)于連續(xù)帶電體：對(duì)于連續(xù)帶電體：方法方法r 24Q00dB B Idl r用畢用畢薩定律薩定律方法方法典型帶電載流體的磁場(chǎng)典型帶電載流體的磁場(chǎng) 磁場(chǎng)疊加原理磁場(chǎng)疊加原理熟記長(zhǎng)直電流、圓電流、長(zhǎng)直螺線管、螺繞環(huán)、無限大面電熟記長(zhǎng)直電流、圓電流、長(zhǎng)直螺線管、螺繞環(huán)、無限大面電流、無限長(zhǎng)柱面流、無限長(zhǎng)柱面/體電流的磁場(chǎng)分布。體電流的磁場(chǎng)分布。內(nèi)IL0B dl 方法方法利用環(huán)路定理求

5、特殊對(duì)稱分布載流體的磁場(chǎng)利用環(huán)路定理求特殊對(duì)稱分布載流體的磁場(chǎng)二、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或載流導(dǎo)線的力或力矩二、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或載流導(dǎo)線的力或力矩mf qv B1、洛倫茲力、洛倫茲力在均勻磁場(chǎng)中在均勻磁場(chǎng)中v B勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)qBR m qBT 2R 2mv與B不垂直帶電粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)帶電粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)R mqB2、霍爾電勢(shì)、霍爾電勢(shì)IBbHHU KnenqHK 111）判斷半導(dǎo)體的類型）判斷半導(dǎo)體的類型I+-HUmFB+- d- -+ + +H-IU+-FmB-dP 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體2）磁場(chǎng)或其他非電量的檢測(cè)與傳感）磁場(chǎng)或其他非電量的檢測(cè)與傳感IBbHHU KbKIHB

6、 U H3、安培力、安培力F dF Idl BPxoBLydFIIdl在均勻磁場(chǎng)中在均勻磁場(chǎng)中F BIL任意閉合平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力為零。任意閉合平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力為零。注：載流線圈在均勻磁注：載流線圈在均勻磁 場(chǎng)場(chǎng)中所受力矩不一定為中所受力矩不一定為 零零BF1F3MIenOPF2N F4M Npm B4. .由由 H dl Ic由由 B 0 r H由由B M H01)Ic求求 HH；求求 B B；求求 MM；求求 j jmm； 求求 I Imm；求求 I Imm；由由jm M由由Imjm L或由或由 Im (r1. .場(chǎng)對(duì)稱性分析；場(chǎng)對(duì)稱性分析；2. .選取環(huán)路；

7、選取環(huán)路；3. .求環(huán)路求環(huán)路 內(nèi)傳內(nèi)傳 導(dǎo)電流的代數(shù)和導(dǎo)電流的代數(shù)和 Ic；應(yīng)用介質(zhì)中安培環(huán)路定理解題方法應(yīng)用介質(zhì)中安培環(huán)路定理解題方法cLIH dl 一、法拉第電磁感應(yīng)定律一、法拉第電磁感應(yīng)定律1、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)dti Ndm方向由楞次定律判斷方向由楞次定律判斷2、 感應(yīng)電流感應(yīng)電流I感RR dt i 1 dm21tt3、 感應(yīng)電量感應(yīng)電量q 感RmI dt二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)( B) dl 方法一：從電源電動(dòng)勢(shì)方法一：從電源電動(dòng)勢(shì)的定義出發(fā)的定義出發(fā)B特別地：特別地： ( B) l Bl sin 方法二：應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律方法二：應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律dt dm1、構(gòu)

8、造一假想閉合回路，求回路中的磁通量、構(gòu)造一假想閉合回路，求回路中的磁通量；2、由法拉第電磁感應(yīng)定律求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；、由法拉第電磁感應(yīng)定律求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；3、由楞次定律判斷方向。由楞次定律判斷方向。三、感生電動(dòng)勢(shì)三、感生電動(dòng)勢(shì)1、 感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)oS定定B B變變i dSs tB 方向由楞次定律判斷方向由楞次定律判斷2、 感生電場(chǎng)感生電場(chǎng) dSs tEi dl B感生電場(chǎng)是渦旋場(chǎng)，其電場(chǎng)線與磁感感生電場(chǎng)是渦旋場(chǎng)，其電場(chǎng)線與磁感 應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度增大的方向成左手螺旋關(guān)系。強(qiáng)度增大的方向成左手螺旋關(guān)系。3、 感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算感生電場(chǎng)感生電場(chǎng) ：dmdt dS BEi d

9、l s t當(dāng)變化的磁場(chǎng)的分布具有特殊對(duì)稱性時(shí)：oRB1 dBEi 2 dtr(r R)2rdB R2(r R)Eidt感生電動(dòng)勢(shì)：感生電動(dòng)勢(shì)：dtmid 感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別靜電場(chǎng)靜電場(chǎng) E感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)E感場(chǎng)源場(chǎng)源由靜止電荷激發(fā)由靜止電荷激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)電電 力力 線線 形形 狀狀電力線為非閉合曲線電力線為非閉合曲線靜電場(chǎng)為無旋場(chǎng)靜電場(chǎng)為無旋場(chǎng)電力線為閉合曲線電力線為閉合曲線EdB B 0感dt感生電場(chǎng)為有旋場(chǎng)感生電場(chǎng)為有旋場(chǎng)電電 場(chǎng)場(chǎng) 的的 性性 質(zhì)質(zhì)為保守場(chǎng)作功與路徑無關(guān)為保守場(chǎng)作功與路徑無關(guān) E dl 0為非保守場(chǎng)作功為非保守場(chǎng)作功 與路徑

10、有與路徑有關(guān)關(guān) dl dmi E感dt靜電場(chǎng)為靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)有源場(chǎng) qE dS 0感生電場(chǎng)為無源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無源場(chǎng) E感 dS 0四、四、 自感與自感與互感互感1、自感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì)dtL L dI2、自感系數(shù)自感系數(shù)IL L只決定于線圈的幾只決定于線圈的幾 何何尺寸、匝數(shù)、介尺寸、匝數(shù)、介 質(zhì)。質(zhì)。3、互感電動(dòng)勢(shì)互感電動(dòng)勢(shì)dt21 M dI1dt12 M dI24、互感系數(shù)互感系數(shù)M 21 12I1I2只與兩線圈的大小只與兩線圈的大小 、形狀、磁介質(zhì)和形狀、磁介質(zhì)和 相相 對(duì)位置有關(guān)。對(duì)位置有關(guān)。五、磁場(chǎng)的能量五、磁場(chǎng)的能量1、通電線圈的自感磁能、通電線圈的自感磁能2mW 1 LI 2m222w 1 H 21B2 1 BH2、磁場(chǎng)的磁、磁場(chǎng)的磁能能 目前范疇目前范疇內(nèi)：內(nèi)：Wm V wmdV電磁學(xué)基本物理圖象電磁學(xué)基本物理圖象電荷電荷電流電流電場(chǎng)電場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)激激 發(fā)發(fā)激激 發(fā)發(fā)變化變化變化變化 隨時(shí)間變化的電場(chǎng)激發(fā)時(shí)變磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)激發(fā)時(shí)變磁場(chǎng); E 渦渦 隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)激發(fā)時(shí)變電場(chǎng)隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)激發(fā)時(shí)變電場(chǎng); tB H D t電磁感應(yīng)典型問題及示例電磁感應(yīng)典型問題及