2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性和電磁場(chǎng)量的相對(duì)性

1、電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性和電磁場(chǎng)量的相對(duì)性 電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性和電磁場(chǎng)量的相對(duì)性1.運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性和電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性某參考系中的電荷相對(duì)參考系靜止的觀察者考察該電荷相對(duì)參考系勻直運(yùn)動(dòng)的觀察者考察該電荷電荷周圍只有靜電場(chǎng)電荷周圍有電場(chǎng)和磁場(chǎng)觀察結(jié)果的不同反映了電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性和相對(duì)性2. 電磁場(chǎng)量的相對(duì)性如圖，設(shè)有兩慣性系 ， 相對(duì)于 以勻速 沿 方向運(yùn)動(dòng)。電荷q靜止于 系， 系中觀察，q產(chǎn)生了電場(chǎng) 和磁場(chǎng) 系中觀察，q產(chǎn)生了電場(chǎng) ，更一般的情況下還有按洛侖茲變換可以證明，在不同的慣性參考系中電磁場(chǎng)各場(chǎng)量的關(guān)系是其中上式中速度 變?yōu)?即得逆變換 在不同慣性系中采用各自的時(shí)間、空間、場(chǎng)量來描述電磁現(xiàn)象，即描述電磁現(xiàn)象

2、的量在不同慣性系內(nèi)有不同的量值，說明電磁場(chǎng)量是相對(duì)的；但每一慣性系中電磁場(chǎng)量之間的關(guān)系都有相同的麥克斯韋方程組形式，說明電磁規(guī)律是絕對(duì)的。電磁場(chǎng)量變換關(guān)系的應(yīng)用圖示電荷靜止于 系原點(diǎn) 某時(shí)刻測(cè)得某點(diǎn)p處的電磁場(chǎng)為 寫成分量形式 其電場(chǎng)線以點(diǎn)電荷為中心，向各個(gè)方向均勻分布。圖示為在 系中電場(chǎng)線的分布。 系內(nèi)觀察除電場(chǎng)外還有磁場(chǎng)，（1）點(diǎn)電荷靜止或低速下的電場(chǎng)線分布在 系內(nèi)觀察，點(diǎn)電荷 以速度 沿 軸方向運(yùn)動(dòng)，除電場(chǎng)外還觀察到磁場(chǎng)。 由上述場(chǎng)量的變換關(guān)系，可得 時(shí)刻在 點(diǎn)處的電磁場(chǎng)為又（2）（3）將方程組（1) 、（3) 代入（2)得由上式可見，在K系內(nèi)電場(chǎng)分布已不再是球?qū)ΨQ，平行于電荷運(yùn)動(dòng)方向的

3、場(chǎng)強(qiáng)量小于電荷靜止時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)，而垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向的平面內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)分量則大于電荷靜止時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)（見下圖）（4）磁場(chǎng)的空間分布情況，磁感應(yīng)線分布在垂直于運(yùn)動(dòng)方向的平面內(nèi)，是以電荷運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橹行木€的同心圓。磁感應(yīng)線方向和正電荷的運(yùn)動(dòng)方向仍服從右螺旋定則。洛倫茲變換和上面的例子說明不同慣性系中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相對(duì)性和電場(chǎng)和磁場(chǎng)的不可分割性。點(diǎn)電荷高速下的電場(chǎng)線分布電荷在K系內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)小結(jié)畢奧 薩伐爾定律： ( 電流元 Idl ) ( 運(yùn)動(dòng)電荷 q,v )磁場(chǎng)中的高斯定理： 穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)是無源場(chǎng) 磁感應(yīng)線是無頭無尾安培環(huán)路定律：表明磁場(chǎng)是非勢(shì)場(chǎng)、渦旋場(chǎng) 或s.BdS=04ordlI3dB=r4orvq3=rHldl

4、.=IoBldl.=I0B 熟記典型通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)： 直導(dǎo)線、圓電流、圓弧、螺線管（環(huán)）。安培定律： 安培力 洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)平面載流線圈的作用：磁力的功：霍耳效應(yīng)：dFB dlI=mp=BMmI S=pI l1 l2n=d A=dIF=qvBnq1=BbUHIRH( RH=)一些量的單位磁感應(yīng)強(qiáng)度 B ：特斯拉（T） 或高斯 1 特 = 104 高斯磁通量 ：韋伯（Wb） 1(Wb) = 1 T m2磁矩 P m = I S ： 安米2（A m2） 小結(jié)一、楞次定律二、法拉第電磁定律1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)2、感生電動(dòng)勢(shì)i=vB()dldll.3、感應(yīng)電量:（）=R112qddt=iEdl.感l(wèi)=eBte.dSsi=三、自感和互感=LddtLI1、自感電動(dòng)勢(shì)自感系數(shù)LI=ddtMI122、互感電動(dòng)勢(shì)互感系數(shù)MI121=四、磁場(chǎng)能量L12I2Wm=wm=2212BHB1、自感能量：2、磁場(chǎng)能量：選擇進(jìn)入下一節(jié)9-0 教學(xué)基本要求9-1 電磁感應(yīng)定律9-2 動(dòng)生電