变化的磁场和电场.ppt

1 两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I 并各以dI dt的变化率增长 一矩形线圈位于导线平面内 如图 则 B A 线圈中无感应电流 B 线圈中感应电流为顺时针方向 C 线圈中感应电流为逆时针方向 D 线圈中感应电流方向不确定 一 选择题 2 一导体圆线圈在均匀磁场中运动 能使其中产生感应电流的一种情况是 B A 线圈绕自身直径轴转动 轴与磁场方向平行 B 线圈绕自身直径轴转动 轴与磁场方向垂直 C 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移 D 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移 3 如图所示 导体棒AB在均匀磁场B中 绕通过C点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO 转动 角速度与同方向 BC的长度为棒长的 则 A A点比B点电势高 A点与B点电势相等 A点比B点电势低 D 有稳恒电流从A点流向B点 4 如图所示 M N为水平面内两根平行金属导轨 ab与cd为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线 外磁场垂直水平面向上 当外力使ab向右平移时 cd D A 不动 B 转动 C 向左移动 D 向右移动 5 面积为S和2S的两圆线圈1 2如图放置 通有相同的电流I 线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用表示 线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用 表示 则 和 的大小关系为 C A 2 B C D 6 电位移矢量的时间变化率的单位是 C A 库仑 米2 B 库仑 秒 C 安培 米2 D 安培 米2 7 在感应电场中电磁感应定律可写成 式中为感应电场的电场强度 此式表明 D A 闭合曲线L上处处相等 B 感应电场是保守力场 C 感应电场的电场强度线不是闭合曲线 D 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念 二 填空题 8 在一马蹄形磁铁下面放一铜盘 铜盘可自由绕轴转动 如图所示 当上面的磁铁迅速旋转时 下面的铜盘也跟着以相同转向转动起来 这是因为铜盘内产生感生电流 磁场对电流作用所致 9 在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈 直导线中的电流由下向上 当线圈平行于导线向下运动时 线圈中的感应电动势 0 当线圈以垂直于导线的速度靠近导线时 线圈中的感应电动势0 0或 0 设顺时针方向的感应电动势为正 10 在磁感强度为的磁场中 以速率v垂直切割磁力线运动的一长度为L的金属杆 相当于 它的电动势 产生此电动势的非静电力是 11 如图所示 一段长度为L的直导线MN 水平放置在载电流为I的竖直长导线旁与竖直导线共面 并从静止由图示位置自由下落 则t秒末导线两端的电势差 洛伦兹力 一个电源 vBL 12 写出麦克斯韦方程组的积分形式 13 平行板电容器的电容C为20 0F 两板上的电压变化率为dU dt 1 50 105V s 1 则该平行板电容器中的位移电流为3A 三 计算题 14 如图所示 有一弯成角的金属架COD放在磁场中 磁感强度的方向垂直于金属架COD所在平面 一导体杆MN垂直于OD边 并在金属架上以恒定速度向右滑动 与MN垂直 设t 0时 x 0 求下列两情形 框架内的感应电动势 1 磁场分布均匀 且不随时间改变 2 非均匀的时变磁场 解 1 由法拉第电磁感应定律 在导体MN内 方向由M向N 2 对于非均匀时变磁场取回路绕行的正向为O N M O 则 0 则 方向与所设绕行正向一致 0 则 方向与所设绕行正向相反 15 如图所示 有一根长直导线 载有直流电流I 近旁有一个两条对边与它平行并与它共面的矩形线圈 以匀速度沿垂直于导线的方向离开导线 设t 0时 线圈位于图示位置 求 1 在任意时刻t通过矩形线圈的磁通量 2 在图示位置时矩形线圈中的电动势 解 1 2 16 两个半径分别为R和r的同轴圆形线圈相距x 且R r x R 若大线圈通有电流I而小线圈沿x轴方向以速率v运动 试求x NR时 N为正数 小线圈回路中产生的感应电动势的大小 解 由题意 大线圈中的电流 在小线圈回路处产生的磁场可视为均匀的 故穿过小回路的磁通量为 由于小线圈的运动 小线圈中的感应电动势为 当x NR时 小线圈回路中的感应电动势为 17 给电容为C的平行板电容器充电 电流为i 0 2e t SI t 0时电容器极板上无电荷 求 1 极板间电压U随时间t而变化的关系 2 t时刻极板间总的位移电流Id 忽略边缘效应 解 1 2 由全电流的连续性 得 四 问答题 18 简述方程 中各项的意义 并简述这个 方程揭示了什么规律 答 此式说明 磁场强度沿闭合环路L的环流 由回路L所包围的传导电流 运流电流和位移电流的代数和决定 这是全电流定律的数学表示 它的物理意义是 不仅传导电流 运流电流可激发磁场 位移电流 即变化的电场 也同样可在其周围空间激发磁场 19 名词解释 1 涡旋电场 2 位移电流密度 答 涡旋电场 随时间变化的磁场所产生的电场 其电场强度线为闭合曲线 位移电流密度 位移电流是变化电场产生的 其定义为 电场中某点位移电流密度等于该点电位移矢量的时间变化率