電磁學總復習課件

1第10、11章真空中的靜電場場的描述庫侖定律、靜電力迭加原理解析描述場的基本規(guī)律場強定義

高斯定理幾何描述

場力作功環(huán)路定理電勢能用場強與電勢的關(guān)系式電場線等勢線場強電勢二者關(guān)系：電力線與等勢線處處垂直二者關(guān)系：場強、電勢、電勢能計算電勢的定義用定義式用高斯定理：典型對稱場分布用點電荷的場強、電勢公式、及迭加原理1第10、11章真空中的靜電場場的描述庫侖定律、靜電力211、12章基本要求：1．掌握靜電學的基本定律——庫侖定律。2．掌握靜電場的重要定理——高斯定理。它表明靜電場是有源場。3．掌握靜電場的重要定理——環(huán)路定理．它表明靜電場是保守場。4．熟練掌握用點電荷電場強度公式、場強迭加原理以及高斯定理求解帶電系統(tǒng)電場強度的方法。5．熟練掌握用場強與電勢梯度的關(guān)系求解較簡單帶電系統(tǒng)的場強。6．熟練學握用電勢的定義式、點電荷電勢公式以及電勢迭加原理求解帶電系統(tǒng)電勢（能）的方法。211、12章基本要求：3例1.

一半徑為R的半球面，均勻地帶有電荷，電荷面密度為σ，求球心處電場強度的大小。解：本題用積分法求電場強度。3例1.一半徑為R的半球面，均勻地帶有電荷，電荷面密度為445例2如圖,已知長為L，均勻帶電為Q的細棒。求z軸上一點P(o,a)的電勢vP及場強EP的z軸分量Ez解：本題由電勢和場強的關(guān)系求場強。5例2如圖,已知長為L，均勻帶電667真空中的靜電場導體電容器電介質(zhì)電容器的能量

庫侖定律

靜電平衡靜電感應靜電屏蔽電容器的串、并聯(lián)孤立導體電容電場的能量高斯定理第12章電容器和電介質(zhì)7真空中的靜電場導體8本章基本要求：1．正確理解電場中導體處于靜電平衡時的條件，井能從靜電平衡條件來分析帶電導體在靜電場中的電荷分布。2．了解電介質(zhì)的極化機理，理解電位移向量的物理意義，會用電介質(zhì)中的高斯定理來計算對稱電場的場強。3．理解電容的定義，并能計算幾何形狀簡單的電容器的電容。4．理解靜電場是電場能量的承載者。掌握電場能量的計算。8本章基本要求：9例3

如圖，在平行平板電容器中放入相對介電系數(shù)為厚度為b的電介質(zhì)，電容器兩極間的距離為d．面積為S。試求此電容器的電容。解：設帶電，面密度由高斯定理9例3如圖，在平行平板電容器中放入相對介電系數(shù)為厚1010111112第13、14章真空中的穩(wěn)恒磁場場的描述磁力畢-薩定律

基本規(guī)律安培定律磁感應線磁感應強度磁通量微觀本質(zhì)：運動電荷的磁場磁力矩

安培環(huán)路定理

高斯定理磁場激發(fā)微觀本質(zhì)：洛蘭茲力12第13、14章真空中的穩(wěn)恒磁場場的描述磁力畢-薩1313、14章基本要求：1．理解穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的條件、電流密度的概念。2．掌握奧姆定律。3．理解磁感應強度的物理意義。4．掌握畢奧——薩伐爾定律、安培環(huán)路定理。6．熟練掌握用畢奧——薩伐爾定律求解某些形狀規(guī)則的電流所產(chǎn)生磁場的磁感應強度分布，7．熟練掌握用安培環(huán)路定理求解具有對稱性磁場的磁感應強度分布。8、掌握洛侖茲力、安培力的物理意義。9、熟練掌握穩(wěn)恒電流磁場對運動電荷和載流導線的作用力，對載流線圈的力矩，載流導線間的作用力，磁力做功，以及磁勢能的計算方法。1313、14章基本要求：14真空介電系數(shù)14真空介電系數(shù)151516例4．如圖，用畢奧一薩伐爾定律計算圖中點O的磁感強度。解：本題目的是要求用積分法求磁感強度。點O的磁感強度是由三段載流導線在O點各自產(chǎn)生的磁感強度的向量迭加，由圖知，B的方向均垂直紙平面向里。由長直載流導線的磁感強度公式16例4．如圖，用畢奧一薩伐爾定律計算圖中點O的磁感強度。17對長直導線對ab段17對長直導線對ab段18對de段對bcd段18對de段對bcd段19例14．2有一同軸電纜，其尺寸如圖所示，兩導體中的電流均為J，但電流的流向相反。試計算以下各處的磁感強度的大小，(1)r＜R1(2)R1＜r＜R2：

(3)R2＜r＜R3。解：本題是環(huán)路定理的應用即由環(huán)路定理求B。從題意知，電纜中電流沿軸線對稱分布，因此磁場分布亦具有對稱性。我們可以用安培環(huán)路定理來求解。以截面中心為圓心，以r為半徑作圓，則安培環(huán)路定理為19例14．2有一同軸電纜，其尺寸如圖所示，兩導體中的電20(1)r＜R1(2)R1＜r＜R2(3)R2＜r＜R3：4)當r＞R3時，

B＝020(1)r＜R1(2)R1＜r＜R2(3)R2＜r＜R321

例14．一長直導線通有電流I,其旁有另一載流導線段ab,通以電流i。它與前者垂直(如圖).求ab受的力。解：本題用積分法求安培力。載流導線ab處于長直電流I的磁場中，長直電流的磁場是不均勻的，因此我們必須將導線ab分成許多微線元，首先在ab上考慮距I為l處的微線元dl，則在這個微小范圍內(nèi)B可以看作是均勻的，其大小為方向垂直紙面向里。21例14．一長直導線通有電流I,其旁有另一載流導線段ab22按安培定律,導線ab上電流元idl受力的大小為

dF的方向垂直導線向上，由于導線ab上各線元受力的方向都相同，所以求整個載流導線受力時，向量相變成代數(shù)和，即F的方向垂直導線ab向上。22按安培定律,導線ab上電流元idl受力的大小為23磁介質(zhì)中的磁場順磁質(zhì)逆磁質(zhì)

磁疇磁化特點：由磁化曲線及磁滯回線知，很大，且不是常數(shù)，存在磁滯和磁飽和安培環(huán)路定理

高斯定理鐵磁質(zhì)畢-薩定律

第15章物質(zhì)的磁性23磁介質(zhì)中的磁場順磁質(zhì)逆磁質(zhì)磁疇磁化特點：由磁化曲24本章基本要求：1．了解磁介質(zhì)對磁場的影響。2．理解磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理的意義。能利用安培環(huán)路定理求有磁介質(zhì)時并且具有對稱性的磁場分布。3．了解鐵磁質(zhì)的一些特性。24本章基本要求：25第16章電磁感應和電磁波動生電動勢感生電動勢

自感、自感系數(shù)機制：載流子受洛蘭茲力非靜電場普遍公式渦旋電場環(huán)流自感電動勢法拉第電磁感應定律負號為楞次定律的數(shù)學表述磁場的能量

線圈中的磁能互感、互感系數(shù)機制：載流子受渦旋電場力自感電動勢25第16章電磁感應和電磁波動生電動勢感生電動勢26靜電場方程穩(wěn)恒磁場方程電磁場電磁波電磁波的性質(zhì)麥克斯韋方程組

26靜電場方程電磁場電磁波電磁波的性質(zhì)麥克斯韋方程組27本章基本要求：1．掌握并能熟練應用法拉第電磁感應定律和楞

次定律計算感應電動勢，并判明其方向。2．理解感生電動勢和動生電動勢的意義。理解有旋電場的攝念。3．了解自感和互感現(xiàn)象。會計算幾何形狀簡單的導體間的自感系數(shù)和互感系數(shù)。4．知道磁場具有能量。會計算均勻磁場和對稱磁場的能量。5．理解位移電流和麥克斯韋電磁場的基本概念。6．了解電磁波產(chǎn)生與傳播的條件和電磁波的基本性質(zhì)。27本章基本要求：28例題28例題29例1如圖所示，兩根長為l的細塑料棒，均勻帶電，電荷線密度為，沿同一直線放置。求兩棒間的靜電相互作用力。x29例1如圖所示，兩根長為l的細塑料棒，均勻帶電，電荷線密30解：30解：31例2

半徑為R，帶電量為q的均勻帶電球體。根據(jù)高斯定律可得求帶電球體的電勢分布++++++RrP對球外一點P對球內(nèi)一點P1P1解：31例2半徑為R，帶電量為q的均勻帶電球體。根據(jù)高斯32例3一根半徑為R的無限長導線，均勻通有電流強度為I的穩(wěn)恒電流。試計算：（1）磁感應強度B的分布。（2）通過單位長導線內(nèi)縱截面S的磁通量。(如圖所示，其中為導線的軸）。32例3一根半徑為R的無限長導線，均勻通有電流強度為I的穩(wěn)33解：33解：343435例4

一“無限長”圓柱形直導線外包有一層相對磁導率為的圓筒形磁介質(zhì)，導線半徑為Rl，磁介質(zhì)的外半徑為R2。若直導線中通以電流I，求磁介質(zhì)內(nèi)、外的磁場強度分布和磁感應強度分布。解：介質(zhì)內(nèi)（R1<r<R2）介質(zhì)外（r>R2）35例4一“無限長”圓柱形直導線外包有一層相對磁導率為36例5

如圖所示，兩條平行的長直載流導線和一個矩形的導線框共面。已知兩導線中電流同為導線框的長為a，寬為b。試求導線框內(nèi)的感應電動勢；x036例5如圖所示，兩條平行的長直載流導線和一個矩形的導線37解：37解：38例6設一載流回路由兩根平行的長直導線組成。求這一對導線單位長度的自感L。解由題意，設回路電流為I取一段長為

h的導線38例6設一載流回路由兩根平行的長直導線組成。求這一39End39End40例7

一面積為4cm2共50匝的小圓形線圈a放在半徑為20cm共100匝的大圓形線圈b的正中央。此兩線圈同心且同平面。設線圈a內(nèi)各點的磁感強度可看作是相同的。求(1)兩線圈的互感系數(shù)；(2)當b線圈中電流的變化率為-50A/s時．線圈a中感應電動勢的大小?解：40例7一面積為4cm2共50匝的小圓形線圈a放在半徑4141424243例4

如圖所示，一半圓形閉合線圈，半徑R＝0.1m通有電流I＝10A，放置在均勻磁場中，磁場方向與線圈直徑平行，且B＝5.0×10-1T。試求線圖所受的磁力矩。43例4如圖所示，一半圓形閉合線圈，半徑R＝0.1m44解：44解：45454646474748第10、11章真空中的靜電場場的描述庫侖定律、靜電力迭加原理解析描述場的基本規(guī)律場強定義

高斯定理幾何描述

場力作功環(huán)路定理電勢能用場強與電勢的關(guān)系式電場線等勢線場強電勢二者關(guān)系：電力線與等勢線處處垂直二者關(guān)系：場強、電勢、電勢能計算電勢的定義用定義式用高斯定理：典型對稱場分布用點電荷的場強、電勢公式、及迭加原理1第10、11章真空中的靜電場場的描述庫侖定律、靜電力4911、12章基本要求：1．掌握靜電學的基本定律——庫侖定律。2．掌握靜電場的重要定理——高斯定理。它表明靜電場是有源場。3．掌握靜電場的重要定理——環(huán)路定理．它表明靜電場是保守場。4．熟練掌握用點電荷電場強度公式、場強迭加原理以及高斯定理求解帶電系統(tǒng)電場強度的方法。5．熟練掌握用場強與電勢梯度的關(guān)系求解較簡單帶電系統(tǒng)的場強。6．熟練學握用電勢的定義式、點電荷電勢公式以及電勢迭加原理求解帶電系統(tǒng)電勢（能）的方法。211、12章基本要求：50例1.

一半徑為R的半球面，均勻地帶有電荷，電荷面密度為σ，求球心處電場強度的大小。解：本題用積分法求電場強度。3例1.一半徑為R的半球面，均勻地帶有電荷，電荷面密度為51452例2如圖,已知長為L，均勻帶電為Q的細棒。求z軸上一點P(o,a)的電勢vP及場強EP的z軸分量Ez解：本題由電勢和場強的關(guān)系求場強。5例2如圖,已知長為L，均勻帶電53654真空中的靜電場導體電容器電介質(zhì)電容器的能量

庫侖定律

靜電平衡靜電感應靜電屏蔽電容器的串、并聯(lián)孤立導體電容電場的能量高斯定理第12章電容器和電介質(zhì)7真空中的靜電場導體55本章基本要求：1．正確理解電場中導體處于靜電平衡時的條件，井能從靜電平衡條件來分析帶電導體在靜電場中的電荷分布。2．了解電介質(zhì)的極化機理，理解電位移向量的物理意義，會用電介質(zhì)中的高斯定理來計算對稱電場的場強。3．理解電容的定義，并能計算幾何形狀簡單的電容器的電容。4．理解靜電場是電場能量的承載者。掌握電場能量的計算。8本章基本要求：56例3

如圖，在平行平板電容器中放入相對介電系數(shù)為厚度為b的電介質(zhì)，電容器兩極間的距離為d．面積為S。試求此電容器的電容。解：設帶電，面密度由高斯定理9例3如圖，在平行平板電容器中放入相對介電系數(shù)為厚5710581159第13、14章真空中的穩(wěn)恒磁場場的描述磁力畢-薩定律

基本規(guī)律安培定律磁感應線磁感應強度磁通量微觀本質(zhì)：運動電荷的磁場磁力矩

安培環(huán)路定理

高斯定理磁場激發(fā)微觀本質(zhì)：洛蘭茲力12第13、14章真空中的穩(wěn)恒磁場場的描述磁力畢-薩6013、14章基本要求：1．理解穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的條件、電流密度的概念。2．掌握奧姆定律。3．理解磁感應強度的物理意義。4．掌握畢奧——薩伐爾定律、安培環(huán)路定理。6．熟練掌握用畢奧——薩伐爾定律求解某些形狀規(guī)則的電流所產(chǎn)生磁場的磁感應強度分布，7．熟練掌握用安培環(huán)路定理求解具有對稱性磁場的磁感應強度分布。8、掌握洛侖茲力、安培力的物理意義。9、熟練掌握穩(wěn)恒電流磁場對運動電荷和載流導線的作用力，對載流線圈的力矩，載流導線間的作用力，磁力做功，以及磁勢能的計算方法。1313、14章基本要求：61真空介電系數(shù)14真空介電系數(shù)621563例4．如圖，用畢奧一薩伐爾定律計算圖中點O的磁感強度。解：本題目的是要求用積分法求磁感強度。點O的磁感強度是由三段載流導線在O點各自產(chǎn)生的磁感強度的向量迭加，由圖知，B的方向均垂直紙平面向里。由長直載流導線的磁感強度公式16例4．如圖，用畢奧一薩伐爾定律計算圖中點O的磁感強度。64對長直導線對ab段17對長直導線對ab段65對de段對bcd段18對de段對bcd段66例14．2有一同軸電纜，其尺寸如圖所示，兩導體中的電流均為J，但電流的流向相反。試計算以下各處的磁感強度的大小，(1)r＜R1(2)R1＜r＜R2：

(3)R2＜r＜R3。解：本題是環(huán)路定理的應用即由環(huán)路定理求B。從題意知，電纜中電流沿軸線對稱分布，因此磁場分布亦具有對稱性。我們可以用安培環(huán)路定理來求解。以截面中心為圓心，以r為半徑作圓，則安培環(huán)路定理為19例14．2有一同軸電纜，其尺寸如圖所示，兩導體中的電67(1)r＜R1(2)R1＜r＜R2(3)R2＜r＜R3：4)當r＞R3時，

B＝020(1)r＜R1(2)R1＜r＜R2(3)R2＜r＜R368

例14．一長直導線通有電流I,其旁有另一載流導線段ab,通以電流i。它與前者垂直(如圖).求ab受的力。解：本題用積分法求安培力。載流導線ab處于長直電流I的磁場中，長直電流的磁場是不均勻的，因此我們必須將導線ab分成許多微線元，首先在ab上考慮距I為l處的微線元dl，則在這個微小范圍內(nèi)B可以看作是均勻的，其大小為方向垂直紙面向里。21例14．一長直導線通有電流I,其旁有另一載流導線段ab69按安培定律,導線ab上電流元idl受力的大小為

dF的方向垂直導線向上，由于導線ab上各線元受力的方向都相同，所以求整個載流導線受力時，向量相變成代數(shù)和，即F的方向垂直導線ab向上。22按安培定律,導線ab上電流元idl受力的大小為70磁介質(zhì)中的磁場順磁質(zhì)逆磁質(zhì)

磁疇磁化特點：由磁化曲線及磁滯回線知，很大，且不是常數(shù)，存在磁滯和磁飽和安培環(huán)路定理

高斯定理鐵磁質(zhì)畢-薩定律

第15章物質(zhì)的磁性23磁介質(zhì)中的磁場順磁質(zhì)逆磁質(zhì)磁疇磁化特點：由磁化曲71本章基本要求：1．了解磁介質(zhì)對磁場的影響。2．理解磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理的意義。能利用安培環(huán)路定理求有磁介質(zhì)時并且具有對稱性的磁場分布。3．了解鐵磁質(zhì)的一些特性。24本章基本要求：72第16章電磁感應和電磁波動生電動勢感生電動勢

自感、自感系數(shù)機制：載流子受洛蘭茲力非靜電場普遍公式渦旋電場環(huán)流自感電動勢法拉第電磁感應定律負號為楞次定律的數(shù)學表述磁場的能量

線圈中的磁能互感、互感系數(shù)機制：載流子受渦旋電場力自感電動勢25第16章電磁感應和電磁波動生電動勢感生電動勢73靜電場方程穩(wěn)恒磁場方程電磁場電磁波電磁波的性質(zhì)麥克斯韋方程組

26靜電場方程電磁場電磁波電磁波的性質(zhì)麥克斯韋方程組74本章基本要求：1．掌握并能熟練應用法拉第電磁感應定律和楞

次定律計算感應電動勢，并判明其方向。2．理解感生電動勢和動生電動勢的意義。理解有旋電場的攝念。3．了解自感和互感現(xiàn)象。會計算幾何形狀簡單的導體間的自感系數(shù)和互感系數(shù)。4．知道磁場具有能量。會計算均勻磁場和對稱磁場的能量。5．理解位移電流和麥克斯韋電磁場的基本概念。6．了解電磁波產(chǎn)生與傳播的條件和電磁波的基本性質(zhì)。27本章基本要求：75例題28例題76例1如圖所示，兩根長為l的細塑料棒，均勻帶電，電荷線密度為，沿同一直線放置。求兩棒間的靜電相互作用力。x29例1如圖所示，兩根長為l的細塑料棒，均勻帶電，電荷線密77解：30解：78例2

半徑為R，帶電量為q的均勻帶電球體。根據(jù)高斯定律可得求帶電球體的電勢分布++++++RrP對球外一點P對球內(nèi)一點P1P