2021-2022學年高二物理競賽課件：電磁場的統(tǒng)一性和電磁場量的相對性

1、電磁場的統(tǒng)一性和電磁場量的相對性 電磁場的統(tǒng)一性和電磁場量的相對性1.運動的相對性和電磁場的統(tǒng)一性某參考系中的電荷相對參考系靜止的觀察者考察該電荷相對參考系勻直運動的觀察者考察該電荷電荷周圍只有靜電場電荷周圍有電場和磁場觀察結果的不同反映了電磁場的統(tǒng)一性和相對性2. 電磁場量的相對性如圖，設有兩慣性系 ， 相對于 以勻速 沿 方向運動。電荷q靜止于 系， 系中觀察，q產生了電場 和磁場 系中觀察，q產生了電場 ，更一般的情況下還有按洛侖茲變換可以證明，在不同的慣性參考系中電磁場各場量的關系是其中上式中速度 變?yōu)?即得逆變換 在不同慣性系中采用各自的時間、空間、場量來描述電磁現象，即描述電磁現象

2、的量在不同慣性系內有不同的量值，說明電磁場量是相對的；但每一慣性系中電磁場量之間的關系都有相同的麥克斯韋方程組形式，說明電磁規(guī)律是絕對的。電磁場量變換關系的應用圖示電荷靜止于 系原點 某時刻測得某點p處的電磁場為 寫成分量形式 其電場線以點電荷為中心，向各個方向均勻分布。圖示為在 系中電場線的分布。 系內觀察除電場外還有磁場，（1）點電荷靜止或低速下的電場線分布在 系內觀察，點電荷 以速度 沿 軸方向運動，除電場外還觀察到磁場。 由上述場量的變換關系，可得 時刻在 點處的電磁場為又（2）（3）將方程組（1) 、（3) 代入（2)得由上式可見，在K系內電場分布已不再是球對稱，平行于電荷運動方向的

3、場強量小于電荷靜止時的場強，而垂直于場強方向的平面內的場強分量則大于電荷靜止時的場強（見下圖）（4）磁場的空間分布情況，磁感應線分布在垂直于運動方向的平面內，是以電荷運動方向為中心線的同心圓。磁感應線方向和正電荷的運動方向仍服從右螺旋定則。洛倫茲變換和上面的例子說明不同慣性系中電場和磁場的相對性和電場和磁場的不可分割性。點電荷高速下的電場線分布電荷在K系內的場強小結畢奧 薩伐爾定律： ( 電流元 Idl ) ( 運動電荷 q,v )磁場中的高斯定理： 穩(wěn)恒電流的磁場是無源場 磁感應線是無頭無尾安培環(huán)路定律：表明磁場是非勢場、渦旋場 或s.BdS=04ordlI3dB=r4orvq3=rHldl

4、.=IoBldl.=I0B 熟記典型通電導線產生的磁場： 直導線、圓電流、圓弧、螺線管（環(huán)）。安培定律： 安培力 洛侖茲力磁場對平面載流線圈的作用：磁力的功：霍耳效應：dFB dlI=mp=BMmI S=pI l1 l2n=d A=dIF=qvBnq1=BbUHIRH( RH=)一些量的單位磁感應強度 B ：特斯拉（T） 或高斯 1 特 = 104 高斯磁通量 ：韋伯（Wb） 1(Wb) = 1 T m2磁矩 P m = I S ： 安米2（A m2） 小結一、楞次定律二、法拉第電磁定律1、動生電動勢2、感生電動勢i=vB()dldll.3、感應電量:（）=R112qddt=iEdl.感l(wèi)=eBte.dSsi=三、自感和互感=LddtLI1、自感電動勢自感系數LI=ddtMI122、互感電動勢互感系數MI121=四、磁場能量L12I2Wm=wm=2212BHB1、自感能量：2、磁場能量：選擇進入下一節(jié)9-0 教學基本要求9-1 電磁感應定律9-2 動生電