磁场和变化电磁场疑难教学课件

61、辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。62、奇文共欣赞，疑义相与析。63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠深巷中，鸡鸣桑树颠。64、一生复能几，倏如流电惊。65、少无适俗韵，性本爱丘山。磁场和变化电磁场疑难磁场和变化电磁场疑难无穷长直通电导线周围磁场：有轴对称性无穷长直通电导线周围磁场：有轴对称性其磁场方向只有沿其磁场方向只有沿Y轴的分量，垂直轴的分量，垂直于于Y轴的分量和为零轴的分量和为零求载流圆线圈在其轴上的磁场求载流圆线圈在其轴上的磁场代入上式代入上式磁感应强度沿任意闭合路磁感应强度沿任意闭合路径的积分径的积分磁感应强度的环流（数学回顾）三,应用安培环路定理的解题步骤1,对称性分析对称性分析:电流分布的对称性电流分布的对称性,磁场磁场分布的对称性分布的对称性.2,根据磁场分布的对称性根据磁场分布的对称性选择合适的积分回路选择合适的积分回路对积分回路的要求：对积分回路的要求：（1）,在回路上磁感应强度大小处在回路上磁感应强度大小处处相等处相等,方向处处与回路相切方向处处与回路相切（2）在一部分回路上磁感应强度大小处处）在一部分回路上磁感应强度大小处处相等相等,方向处处与回路相切方向处处与回路相切,另一部分回另一部分回路上磁场处处为零路上磁场处处为零（3）在一部分回路上磁感应强度大小处处相）在一部分回路上磁感应强度大小处处相等等,方向处处与回路相切方向处处与回路相切,另一部分回路上另一部分回路上磁感应强度处处与回路垂直磁感应强度处处与回路垂直应用安培环路定理的解题步骤应用安培环路定理的解题步骤例例1,无限长圆柱面电流的磁场分布无限长圆柱面电流的磁场分布(半径为半径为 R)求空间求空间磁场分磁场分布布解解:称性分析称性分析,磁场具有轴对称磁场具有轴对称以轴上一点为圆心以轴上一点为圆心,取垂直于轴的取垂直于轴的平面内半径为平面内半径为 r 的圆为安培环路的圆为安培环路 任意一点任意一点p在柱内在柱内任意一点任意一点p在柱外在柱外:p到轴线到轴线距离为距离为r管中任意一点管中任意一点p,取以取以o为心以为心以op为半径为半径的圆为积分回路的圆为积分回路.其磁场方向与电流其磁场方向与电流满足右手螺旋。满足右手螺旋。Iro二、带电粒子在均匀磁场中的运动粒子作匀速直线运动粒子作匀速直线运动粒子：电量粒子：电量q,q,质量质量m,m,初速度初速度 磁场：磁场：粒子作匀速率圆周运动粒子作匀速率圆周运动周期：周期：安培力的数学表达式安培力的数学表达式说明说明1,矢量积分矢量积分应用上式应用上式,通过积分原则上可通过积分原则上可求任意载流导线在磁场中所求任意载流导线在磁场中所受到的力受到的力磁力矩令：令：绝对磁导率绝对磁导率磁化率磁化率利用磁场安培环路定理解题步骤：在电流和磁介质在电流和磁介质分布有对称性分布有对称性磁场分布磁场分布有对称性有对称性利用环路定利用环路定理求理求H分布分布磁场分布磁场分布1根据电流和磁介质分布的称性分根据电流和磁介质分布的称性分析磁场分布的对称性析磁场分布的对称性2 选取合适的积分回路选取合适的积分回路3 3 利用磁场安培环路定理求出利用磁场安培环路定理求出H H分布分布4 4 利用利用求出求出B B分布分布变化的电磁场一章总结法拉第法拉第电磁感电磁感应定律应定律电源，电动势电源，电动势动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势自感自感互感互感麦克斯韦方程组：电磁波位移电流位移电流，全电流定律，全电流定律磁场的能量磁场的能量回路电动势：单位正电荷绕回路一周非静电回路电动势：单位正电荷绕回路一周非静电力所作的功力所作的功电源的电动势电源的电动势把单位正电荷从电源负极移向正极过程把单位正电荷从电源负极移向正极过程中非静电力所作的功，称为电源的电动势中非静电力所作的功，称为电源的电动势很很重重要要电源电动势电源电动势与电势的区别与联系区别区别描述对象不同描述对象不同定义不同定义不同联系：联系：电源电动势就是两个极板的电势差电源电动势就是两个极板的电势差 例题例题2 长直导线中通有电流长直导线中通有电流I=Iocos t(Io 和和 为常为常量量)。有一与之共面的三角形线圈。有一与之共面的三角形线圈ABC,已知已知AB=a,BC=b。若线圈以垂直于导线方向的速度。若线圈以垂直于导线方向的速度 向右向右平移平移,当当B点与长直导线的距离为点与长直导线的距离为x时时,求线圈求线圈ABC中的中的感应电动势。感应电动势。tg=a/bxb ABCaI 解解 先求磁通量：先求磁通量：将三角形沿竖直方向分为若干将三角形沿竖直方向分为若干宽为宽为dr的矩形积分。的矩形积分。m=drrds在这一小段上非静电力对单位正电荷作的功：在这一小段上非静电力对单位正电荷作的功：从电源负极到正极非静从电源负极到正极非静电力对单位作的功电力对单位作的功动生电动势的计算先根据具体情况判断出正负极先根据具体情况判断出正负极例例2 2 在空间均匀的磁场中在空间均匀的磁场中 设设导线导线ab绕绕Z轴以轴以 匀速旋转匀速旋转导线导线ab与与Z轴夹角为轴夹角为 求：导线求：导线ab中的电动势中的电动势b高高 a低低当变化的磁场中存在导体回路时，导体中的自由电子将当变化的磁场中存在导体回路时，导体中的自由电子将受到感应电场力的作用，在回路中会引起感生电动势受到感应电场力的作用，在回路中会引起感生电动势感生电动势在数值上等于：涡旋电场所满足的数学方程例例1 1 在在半半径径为为R R的的无无限限长长螺螺线线管管内内部部的的磁磁场场B B随随时时间间作作线线性增加（性增加（dB/dtdB/dt为常数）时为常数）时,求管内外的感生电场求管内外的感生电场E E解解 电力线是同心圆，电力线是同心圆，由场的对称性由场的对称性,E,E处处与处处与圆线相切圆线相切,E,E的大小处处的大小处处相等相等线作为积分回路点的电力选过Pa a G G 感应电感应电动势动势感生电动势动生电动生电动势动势自感电动势自身线圈电流变化，自身线圈电流变化，引起的磁场变化引起的磁场变化例例2 2 计算同轴电缆单位长度的自感计算同轴电缆单位长度的自感电缆单位长度的自感电缆单位长度的自感:根据对称性和安培环路定理，根据对称性和安培环路定理，在内圆筒内和外圆筒外的空在内圆筒内和外圆筒外的空间磁场为零间磁场为零,两圆筒间磁场为两圆筒间磁场为单位长度的截面单位长度的截面1 21 2互感系数的求解步骤互感系数的求解步骤:1.设任意一线圈中有设任意一线圈中有 I1 流过流过2.由此计算空间的磁感应强度由此计算空间的磁感应强度3.由由B 算通过另一线圈的磁通量算通过另一线圈的磁通量例例2 如如图图所所示示,有有一一无无限限长长直直导导线线,与与一一宽宽长长分分别别为为b和和L的的矩矩形形线线圈圈处处在在同同一一平平面面内内,直直导导线线与与矩矩形形线线圈圈的的一一侧侧平平行行,且且相相距距为为d,求求它它们们的的互互感感.若若将将长长直直导导线线按按如如图图(b)放置放置,它们的互感又为多少它们的互感又为多少.解：解：bL(a)ILb/2 2 b/2 2(b)I 位移电流的概念位移电流密度位移电流密度 麦克斯韦指出：位移电流麦克斯韦指出：位移电流(变化的电场变化的电场)与传导电流一与传导电流一样，也要在周围的空间激发磁场。样，也要在周围的空间激发磁场。三.电磁波的能流密度(1)电磁波的电磁波的能量密度能量密度(2)电磁波的能流密度电磁波的能流密度(波强波强)单单位位时时间间内内通通过过与与电电磁磁波波传传播播方方向向垂垂直直的的单单位位面面积积的能量的能量,叫做电磁波的叫做电磁波的能流密度能流密度,也叫也叫电磁波的强度电磁波的强度 设设dA为垂直传播方向的一个面元为垂直传播方向的一个面元,单位时间内通过此面元的能量单位时间内通过此面元的能量dSuv41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。阿卜日法拉兹42、只有在人群中间，才能认识自己。德国43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。玛丽佩蒂博恩普尔44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。贝多芬45、自己的饭量自己知道。苏联