高中三年級物理電磁學課件

學習要求⒈掌握磁感應強度的的概念，能熟練應用畢奧--薩伐爾定律和磁場疊加原理計算某些簡單載流導體產(chǎn)生的磁感應強度。2.理解磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理，熟練掌握安培環(huán)路定理計算磁感應強度的條件和方法。3.了解磁通量的概念，會計算磁場中通過簡單幾何形狀曲面的磁通量。第七講真空中的穩(wěn)恒磁場和磁場對電流的作用5.掌握電流元受磁場力的安培力公式，能熟練計算簡單幾何形狀的載流導線在外磁場中受的磁力和載流平面線圈在外磁場中受到的力矩，會判斷磁力和力矩的方向。6.會計算載流線圈或旋轉(zhuǎn)帶電體的磁矩及其在均勻磁場中所受的力矩（大小、方向）；

7.了解順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)磁化的微觀機制，8.熟練掌握有介質(zhì)時的安培環(huán)路定理計算磁感應強度的條件和方法。4.理解洛侖茲力公式，能熟練應用公式計算運動電荷在電磁場中的受力和運動。1.磁感應強度的定義：(1)大小:B=Fm/qv(2)方向:磁場的方向,即小磁針N極的指向2.畢奧—薩伐爾定律：3.磁場疊加原理：或基本概念和規(guī)律4.磁場中的高斯定理：5.安培環(huán)路定理6.幾種常見電流的磁場分布規(guī)律(1)直線電流的磁場有限長：無限長：注意:有二種表達方式(2)圓形電流的磁場軸線上一點處：圓心處：⑶載流直螺線管的磁場有限長：無限長：⑷均勻載流長直圓柱體的磁場(5)無限大均勻載流平面的磁場⑹運動電荷產(chǎn)生的磁場7.載流導線在磁場中所受的力——安培定律8.載流平面線圈在均勻磁場中所受的磁力矩其中：面電流密度9.運動電荷在外磁場中所受的磁力——洛侖茲力電磁場對運動電荷的作用力10.霍爾效應：11.磁力的功若I為常量12.磁場強度H的環(huán)路定理:在磁場中沿任一封閉路徑磁場強度H的環(huán)流等于該路徑所包圍的傳導電流的代數(shù)和。即13.在各向同性非鐵磁質(zhì)中同一點處，B與H的關(guān)系為課堂討論題1.在真空中無電流區(qū)域內(nèi)，設(shè)有如圖所示的三種磁場，試根據(jù)穩(wěn)恒電流產(chǎn)生磁場的基本定理判斷它們是否存在？利用高斯定理和安培環(huán)路定理證明不存在不存在存在2.ab為閉合電流I的一直線段,現(xiàn)以O(shè)為圓心,OP為半徑，在垂直于電流的平面內(nèi)做一圓形回路L,試計算磁感應強度沿L回路的積分,為什么這一結(jié)果與安培環(huán)路定理的結(jié)論答:不一致？若ab穿過回路L的平面,結(jié)果如何？從中可以得到什么結(jié)論？LIaboP有限長電流的磁場的環(huán)路積分不符合安培環(huán)路定理,說明安培環(huán)路定理的適用條件是穩(wěn)恒的閉合電流的磁場。課堂計算題1.如圖所示，計算o點的磁感應強度A'BCAC'OXYZBCDAA'C'OIXYZOABIICB'1.解（a)由對稱性知，三角形電流產(chǎn)生的磁場在O點相互抵消，則A'BCAC'Ob計算o點的磁感應強度XYZBCDAA'C'OI（b)ABC半圓弧電流:ADC半圓弧電流:CC半無限長直導線電流I/2I/2(c)XYZOABIICB'解:用補償法大圓柱電流在P點的磁感應強度可以有下式求出（安培環(huán)路定理）小圓柱電流在P點2.一長直導線具有半徑為R的圓截面,在導體內(nèi)有一半徑為a的圓柱形孔,它的軸平行于導體軸，并與之相距為OO‘=b,設(shè)P點為圓柱孔中任意點。當這導線通有電流I0時,求P點的磁感應強度。OO'RI0⊙P寫成矢量式:P點的總磁感應強度為Idl解：方向為沿x軸正向注意每項的物理意義！3半徑為R的圓形回路載有電流I，另一長直導AD中通有電流I‘，設(shè)AD通過圓心且與圓形回路共面。求長直導線對圓形回路的磁力。由對稱性：圓環(huán)上所有電流元所受力之矢量和方向故圓環(huán)所受總的磁力為xxII'AD4密繞的螺繞環(huán)內(nèi)充滿均勻介質(zhì)，螺繞環(huán)如圖,已知I、N、R1

、R2.求螺繞環(huán)內(nèi)磁場強度和磁感應強度.根據(jù)均勻介質(zhì)中B=μH,所以:R1R2r解:分析磁場的分布特點,取同心圓形回路L,半徑

R1<r<R2

此結(jié)果適用于真空,只要取μr=1,即μ=μ0即可,這時B=B0.長直導線對扇形中弧形邊的作用力為零。R2解：OO'R1I2I1長直導線產(chǎn)生的磁場方向為⊙r5.扇形線圈abcd可繞固定軸OO’自由轉(zhuǎn)動.在圓心處垂直

于扇形平面放置一長直導線，通有電流I1=2A，扇形

線圈通有電流I2=1A，R1=0.1m,R2=0.2m.求(1)長直導線對扇形各邊的磁力；(2)扇形線圈受到的長直導線的磁力對OO′軸產(chǎn)生的力矩.ab邊上電流元所受的磁力為：abcdOO'I2I1abcd則整個線圈所受的磁力矩：方向:ab邊為垂直紙面向外，cd邊為向里。I2r'對ab和cd兩邊作用力的大小相等。（2）ab邊上電流元所受磁力對oo’軸的力矩為x-aayPz解：將此無限長載流薄版看作由無數(shù)條無限長平行載流導線所組成。其在P點的磁場強度為1.電流均勻流過寬為2a的無限長導體薄板,其電流強度為I。通過板的中線并與板面垂直的平面上一點P的磁感應強度。課后練習題坐標為y處，寬為dy的載流直線中的電流強度為x-aaPydI⊙x-aayPz為看清dB的方向，畫出俯視圖：由對稱性：rα若是一無限大載流平面，面電流密度為i,則平面兩側(cè)的磁場是均勻的，大小為：沿y軸正方向xyz2.將一電流均勻分布,面電流密度為i的無限大載流平面放入均勻磁場中。放入后平面兩側(cè)的磁感應強度分別為B1和B2，都與板面平行且垂直于電流。求載流平面上單位面積上所受的磁場力的大小和方向。解:載流平面面元所受的磁力為：取長寬分別為dy，dx的電流元，I=idx，dl=dy。載流平面每單位面積上所受的安培力為：除載流面元以外的磁場下面來求B0,i無限大均勻載流平面在兩側(cè)產(chǎn)生均勻磁場：載流平面每單位面積上所受的安培力為：3.在一頂角為45°的扇形區(qū)域內(nèi)有磁感應強度為B的均勻磁場。今有一電子在底邊距頂點O為l的位置,以速度v垂直底邊射入該磁場。為使電子不致從上面邊界溢出，試求電子的最大速率為多少？解：電子以最大速率射入時,其軌跡與上面邊界相切，RlBv.4.在通有電流I0

的長直導線產(chǎn)生的磁場中,放一通有電流I的等腰直角三角形線圈,開始線圈與長直導線在同一平面內(nèi),線圈可繞其固定的CD邊自由轉(zhuǎn)動,如圖所示.求:(1)當線圈受到微小擾動時，線圈的運動情況如何？穩(wěn)定平衡位置在何處？(2)線圈從初始位置轉(zhuǎn)到穩(wěn)定平衡位置時磁力矩作的功(設(shè)線圈在轉(zhuǎn)動過程中電流I

不變).I0IADCba解:(1)IA'穩(wěn)定平衡位置如圖.圖中所示Pm的方向？在線圈位置I0產(chǎn)生的磁場的方向？穩(wěn)定平衡位置：pm平行外磁場方向。I0I