電磁學復習課課件

穩(wěn)恒磁場[基本內(nèi)容

]一、磁場與磁場強度二、畢奧

—薩伐爾定律[重點

]*

—薩伐爾定律及其應(yīng)用*磁場強度的定義電磁感應(yīng)[基本內(nèi)容

]一、電磁感應(yīng)的基本定律二、動生電動勢[重點

]*感應(yīng)電動勢的計算*電磁感應(yīng)的規(guī)律三、感生電動勢電磁學1、基本概念：③磁場強度：①磁感應(yīng)強度：②磁通量：方向:規(guī)定磁場中某點小磁針N極所指的方向。通過某曲面的磁場線的條數(shù)。2、基本規(guī)律：電流元的磁場：①畢—薩定律:②高斯定理：③安培環(huán)路定理：穩(wěn)恒磁場是無源有旋場。

穩(wěn)恒磁場中，磁感應(yīng)強度沿任何閉合路徑L的線積分(環(huán)流)等于路徑L內(nèi)所包圍的電流的代數(shù)和的μ0倍。④磁場對電流及運動電荷的作用：電流元受的磁力:線電流受的磁力:洛侖茲力:⑤平面載流線圈的磁矩及磁力矩：平面載流線圈的磁矩:均勻磁場中：③

細圓環(huán)——幾種典型場：①電流元——②無限長直線——特例：⑥螺繞環(huán)內(nèi)⑦一段直線電流⑧無限長載流圓柱導體:⑤無限長直螺線管oI（5）*

Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo1x練習：一、基本概念：1、感應(yīng)電動勢①動生電動勢：方向：楞次定律確定。②感生電動勢：方向：楞次定律確定。③自感電動勢：④互感電動勢：2、互感和自感：4、磁場能量：3、感應(yīng)電場：能量密度二、基本規(guī)律：2、楞次定律：1、法拉第電磁感應(yīng)定律：

感應(yīng)電流自身產(chǎn)生的磁通總是反抗引起感應(yīng)電流的原磁通的變化。

閉合電路中的感應(yīng)電動勢ε與穿過回路的磁通量的變化率成正比。電磁感應(yīng)由磁生電磁通量變化磁場能量感應(yīng)電動勢動生電動勢感生電動勢自感電動勢互感電動勢自感磁能互感磁能電磁場與電磁波一、基本概念:②位移電流：①位移電流密度：位移電流假設(shè)的實質(zhì)：變化的電場激發(fā)有旋磁場。二、基本規(guī)律：1、麥克斯韋方程組：2、介質(zhì)性質(zhì)方程：（各向同性介質(zhì)）其中：例3、求螺線環(huán)內(nèi)的磁感應(yīng)強度·············r例4、無限大薄導體板均勻通過電流，求磁場分布。

PdB1odB2dBLdcba設(shè)：單位寬度的電流為

j

兩側(cè)為均勻磁場，與板的距離無關(guān)電流的磁矩規(guī)定正法線方向：與指向成右旋關(guān)系電流所包圍的面積圓電流磁矩：I成立的條件：穩(wěn)恒電流的磁場場中任一閉合曲線—

安培環(huán)路（規(guī)定繞向）環(huán)路上各點的磁感應(yīng)強度（包含空間穿過，不穿過的所有電流的貢獻）與繞向成右旋關(guān)系與繞向成左旋關(guān)系規(guī)定：2、

穩(wěn)恒磁場的安培環(huán)路定理3洛侖茲力（1）

磁場對運動電荷的作用大?。悍较颍捍怪庇冢ǎ┢矫嫣攸c：不改變大小，只改變方向。不對做功。-vBr+vrB4安培力安培力：

（1）

磁場對電流元的作用

（2）載流導線所受磁場力矢量積部分復習：無方向大小：A和B邊組成的平行四邊形的面積方向：右手定則練習已知：I，a，b，l

求：安培環(huán)路定理1帶電粒子在磁場中所受的洛侖茲力2電流在磁場中所受的安培力3

通電線圈在磁場中所受的力矩線圈的磁矩：（

N

匝）I磁介質(zhì)

磁化強度磁介質(zhì)——能與磁場產(chǎn)生相互作用的物質(zhì)磁化——磁介質(zhì)在磁場作用下所發(fā)生的變化一、物質(zhì)磁性的概述

磁場中的磁介質(zhì)RI無磁介質(zhì)時：RIRIRIRI磁介質(zhì)錳、鋁、氮氣----水銀、銅、氫….鐵、鈷、鎳及其合金充有磁介質(zhì)時1）2）3）此種磁介質(zhì)稱為順磁質(zhì)此種磁介質(zhì)稱為抗磁質(zhì)此種磁介質(zhì)稱為鐵磁質(zhì)（1）順磁質(zhì)（3）鐵磁質(zhì)（2）抗磁質(zhì)根據(jù)的大小和方向可將磁介質(zhì)分為三大類附加磁場二、分子電流與分子磁矩分子磁矩軌道磁矩自旋磁矩——電子繞核的軌道運動——電子本身自旋等效于圓電流——分子電流分子磁矩在外磁場中受到磁力矩，使它向磁場方向偏轉(zhuǎn)，且按統(tǒng)計規(guī)律取向分子電流所對應(yīng)的磁矩在外磁場中的行為決定介質(zhì)的特性。例2一無限長載流圓柱體，通有電流I，設(shè)電流

I

均勻分布在整個橫截面上。柱體的磁導率為μ，柱外為真空。求：柱內(nèi)外各區(qū)域的磁場強度和磁感應(yīng)強度。解：IR在分界面上H

連續(xù),B

不連續(xù)IR練習一磁導率為1的無限長圓柱形直導線，半徑為R1，其中均勻地通有電流I。在導線外包一層磁導率為2

的圓柱形不導電的磁介質(zhì)，其外半徑為

R2，如圖所示。求磁場強度和磁感應(yīng)強度的分布。21IR2R1解：由安培環(huán)路定律21IR2R1無限長直電流的磁場圓電流中心的磁場長螺線管電流中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場無限大均勻磁介質(zhì)中磁場的畢-沙伐定律靜電場與靜磁場的比較靜電場靜磁場（穩(wěn)恒磁場）對應(yīng)量高斯定理環(huán)路定理性質(zhì)方程1、磁化曲線磁強計測量B,如用感應(yīng)電動勢測量或用小線圈在縫口處測量；得出由得出曲線鐵磁質(zhì)的不一定是個常數(shù)，它是的函數(shù)原理:勵磁電流I;

用安培定理得H05101520磁強計A鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律BHo.1..2.ca.初始磁化曲線飽和磁感應(yīng)強度BssBsBsH.rBbrB剩余磁感應(yīng)強度.ccHcH矯頑力.dsBcH..rBe磁滯回線磁滯現(xiàn)象：B

滯后于

H

的變化2、磁滯回線

（1）根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強的“交換耦合作用”，使得在無外磁場作用時，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。這些區(qū)域稱為“磁疇”多晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖二、鐵磁質(zhì)內(nèi)的磁疇結(jié)構(gòu)（2）在外磁場作用下，磁疇發(fā)生變化。分兩步：A外磁場較弱時，凡磁矩方向與外磁場相同或相近的磁疇都要擴大（疇壁向外移動）。B外磁場較強時，每個磁疇的磁矩方向都程度不同地向外磁場方向靠攏（即取向）。外磁場越強，取向作用也越強。此上兩種變化都導致單位物理小體積內(nèi)磁矩矢量和從零逐漸增大，其方向與外場相同。外磁場越強，M也越強，這便是起始磁化曲線的成因。法拉第電磁感應(yīng)定律

當穿過回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與穿過回路的磁通量對時間的變化率成正比。

式中的負號反映了感應(yīng)電動勢的方向，是楞次定律的數(shù)學表示。（各量SI制）感生電動勢：

b

av-f運動導體內(nèi)的電子受到洛侖茲力作用i非靜電場：

動生電動勢感生電動勢：感應(yīng)電場的環(huán)流不等于零，表明感生電場為渦旋場，又稱“渦旋電場”。式中負號表示感生電場與磁場增量的方向成左手螺旋關(guān)系。

AB例6、均勻磁場分布在半徑為

R的圓柱形空間區(qū)域內(nèi)。已知磁感應(yīng)強度的變化率為大于零的恒量。問在任意半徑

r處感生電場的大小以及棒AB上的感生電動勢。解：1）（2）

ABRrdx

ABRrdx

ABR例7、在垂直于紙面內(nèi)非均勻的隨時間變化的磁場B=kxcost

中，有一彎成

角的金屬框

COD，OD與

x軸重合，一導體棒沿

x

方向以速度

v

勻速運動。設(shè)

t=0時

x=0，求框內(nèi)的感應(yīng)電動勢。vCODxBy解xdxdSl由法拉第電磁感應(yīng)定律—

自感系數(shù)

自感系數(shù)由線圈形狀、大小、匝數(shù)、周圍介質(zhì)分布等因素決定。自感的單位：1亨利=1韋伯/安培（1H=1Wb/A）

如果自感系數(shù)為常量，由法拉第電磁感應(yīng)定律，

負號表示自感電動勢總是要阻礙線圈回路本身電流的變化。自感系數(shù)描述線圈電磁慣性