大学物理教程 ch11-1.ppt

* ? 第三篇 相互作用和场 第十章 运动电荷间的相互作用和稳恒磁场 习题课(第十章) 一.基本概念： 稳恒磁场，磁感应强度，磁通量，电流的磁矩， 磁场强度，…… 二.基本规律： 高斯定理－无源场 安培环路定理－涡旋场 毕－萨定律 安培定律 三.基本计算： 2） 的计算： 3）磁力、磁力矩 1） 的计算 磁通量 叠加法 安培环路定理（对称性） 4）典型电流分布的磁场（P307－308） [例一] p 310 10-11 xy平面内无限大导体平板,电流沿 y方向，线密度 j， 求： 分布 x方向单位长度上的电流 解1：用叠加原理 思考： 如何选取积分元？ dI＝? dB的大小、方向？ 取电流管： 方向如图 由对称性： 能否利用对称性化简？ 无限大载流平面上下为均匀场 解2.用安培环路定理 思考：如果载流平面不是无限宽，能否用叠加原理 求解？ 能否用安培环路定理求解？ 得： 由： 如何在对称性分析的基础上选择安培环路？ 选如图安培环路, 取顺时针方向为正方向。 （可以） （不能） [例二] P310 10-12 在半径 的长圆柱形导体内与轴线平行地挖去一个 半径为 的圆柱形空腔： ，电流 在截面 内均匀分布，方向平行于轴线，求： 1. 圆柱轴线上磁感应强度 即在空心部分中补上与实体具有相同的电流密度的两个反向电流（ 和 ） 这等价于原来的空心部分 . 解：用补偿法 部分电流与原电流 构成实心圆柱电流 ， 方向向外： 原电流分布等效于： 实心圆柱电流 ， 方向 ，磁场 空腔部分反向电流 方向 ，磁场 所求磁场为： 电流密度： 电流： 由安培环路定理： 方向如图，与 成右旋关系 2. 空心部分中任一点P的磁感应强度 对空腔内任一点 P ： 设 由安培环路定理： 得： 同理可得： 空腔内为垂直于 的均匀磁场： 写成矢量式： 小结：形成均匀磁场的方法 长直载流螺线管 无限大载流平面上、下 亥姆霍兹圈 …… 圆柱载流导体内平行于轴线的空腔 [例三] P311 10-15 已知： m在P点恰不与板相碰 求： P点轨道曲率半径 + - 解：定性分析q在电磁场中的运动： + - 由对称性原理：轨道为平面曲线. q在任意位置Q受力如图 恰不与板相碰： 板 . q在位置P受力如图 P点法向方程: （1） 过程能量方程: （2） 由 （1） 、（2）得： + - [例题] P312 10-19 解： 图中 分布如何形成的？ + 已知： 求：载流平面上单位面积所受 磁场力 由安培环路定理： 由 无限大载流平面上任一电流元受载流平面上其它电流磁场力的合力为零.只计算其所受均匀场 的作用 . 电流元 单位面积受力： 方向 ? 本章共3.5讲 第三篇 相互作用和场 第十一章 变化中的磁场和电场 第十一章 变化中的磁场和电场 J. C. Maxwell （1831－1879） 法拉第实验所提供的存在力线的美妙例子，促使我相信力线是某种实际存在的东西…….我主要是抱着给法拉第这些观念提供数学基础的愿望来承担这部著作的写作工作。 －－－麦克斯韦 相对论建立以前，人们通过对变化中的场的研究认识到电场与磁场的联系，并建立了经典电磁学的基本方程 . 结构框图： 法拉第电磁感应定律 感应电动势的计算 磁场能量 麦克斯韦的两条假设 涡旋电场 位移电流 经典电磁理论的基本方程 重点： 法拉第电磁感应定律，动生电动势，涡旋电场，感生电动势，自感，互感，磁场能，位移电流，麦克斯韦方程组 难点： 感应电动势的计算，涡旋电场，位移电流，麦克斯韦方程组 学时：7 § 11.1 电磁感应 一 . 法拉第电磁感应定律 1820年 ： 奥斯特实验：电 — 磁 1821 — 1831年：法拉第实验：磁 — 电 对称性 Faraday 1791-1867 　　法拉第是著名的自学成才的英国科学家。生于贫苦铁匠家庭。仅上过小学，13岁便在书店里当学徒。后来受到化学家戴维的赏识，踏上科学研究道路。主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。在1831年发现了电磁感应定律。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。 　　　　　　 内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的 磁通量的变化率成正比： 穿过每匝线圈的磁通量 线圈匝数 楞次定律要求 : 通过线圈的磁通链数（全磁通） 中学原副线圈实验： 铁棒插入、取出时，电流计指针偏转。 原线圈 副线圈 铁棒 B与磁介质有关，引起闭合回