第二課堂磁介質(zhì)磁能位移電流

第二課堂磁介質(zhì)磁能位移電流第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一

的關(guān)系：

的關(guān)系第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例1、圖示是一根沿軸向均勻磁化的細(xì)長永磁棒，磁化強度M，求各點的B、H++++++++++++ADBC2、3點在介質(zhì)外為零45671231點或看成無限長的螺線管第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/154、5、6、7點螺線管端點的磁感應(yīng)強度第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例2、如圖所示，一無限大薄金屬板均勻分布著電流，其面電流密度為i0，在金屬板的兩側(cè)各緊貼一相對磁導(dǎo)率分別為r1、r2的無限大（有限厚）均勻介質(zhì)板(順磁），試分別求兩介質(zhì)板內(nèi)的磁場強度、磁感應(yīng)強度及兩介質(zhì)板表面上的極化面電流密度。r1r2i0i1i2解：i1i2第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一為二級無窮小圓柱形高斯面的法向分量根據(jù)高斯定理0均勻磁介質(zhì)的分界面處磁感應(yīng)強度矢量的法向分量連續(xù),磁場強度矢量的法向分量不連續(xù)。2、磁場的邊界條件第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一的切向分量在界面處做一個環(huán)路在均勻磁介質(zhì)的分界面處磁場強度矢量的切向分量連續(xù),磁感應(yīng)強度矢量的切向分量不連續(xù)。第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一可從磁導(dǎo)率判斷B線偏離法線的程度磁屏蔽示意圖第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一

1、互感磁能線圈1的電源維持I1，反抗互感電動勢的功先使線圈1電流從0到I1,電源做功，儲存在線圈1的自感磁能合上開關(guān)k2電流

i2增大時,在回路1中的互感電動勢：二、磁能第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一線圈1的電源維持I1，反抗互感電動勢的功,轉(zhuǎn)化為磁場的能量——互感磁能線圈2的電流從0到I2,電源做功，儲存為線圈2的自感磁能儲存在磁場中的總磁能：第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一IIOr0d-r0d例1、已知：兩無限長平行直導(dǎo)線電流均為I,間距d，導(dǎo)線半徑r0（r0d）求：1)導(dǎo)線間每單位長的磁能（導(dǎo)線內(nèi)磁通可以忽略）；2)若將兩導(dǎo)線拉開到相距2d，單位長導(dǎo)線上磁力的功；3）拉開后磁能變化多少？是增加還是減少？（說明能量的來源并作定量計算）第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一IIOr0d-r0dxdx解：1）2）拉到x處，單位長度導(dǎo)線受安培力單位長度導(dǎo)線作的功磁力作正功第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一>0：磁能增加3）拉開后磁能的變化討論：磁力作正功而磁能又增加，能量源于何處？第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一電源克服自感電動勢所做的功第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例2、一通有電流I1的無限長直導(dǎo)線旁有一個與它共面每邊長為a的正方形線圈，線圈中通電流I2，如圖所示。線圈中心距長直導(dǎo)線為

。當(dāng)維持它們的電流不變并始終保持它們共面時，它們的距離從

變?yōu)?/p>

，求：（1）磁場對線圈所作的功；（2）此時長直導(dǎo)線和正方形線圈組成的體系中磁能變化了多少？（3）為什么會有這樣變化？第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一解：（1）初位置的互感系數(shù)末位置的互感系數(shù)（2）（因為長直導(dǎo)線與方線圈的磁通相互減弱）第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一安培力的功FAx安培力的功等于電流強度與磁通量變化的乘積。?第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例3、通電為I的導(dǎo)線密繞N匝平面圓線圈,已知r、R、B，求:（1）線圈在此位置的磁力矩；（2）線圈從此位置轉(zhuǎn)到平衡位置時磁力的功O解（1）方向：圖中向上rR第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一O（2）第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例4、半徑為R的超導(dǎo)圓環(huán)，自感為L，放在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，環(huán)的軸線與B垂直，環(huán)內(nèi)沒有電流?，F(xiàn)將這環(huán)繞垂直于B的直徑轉(zhuǎn)900，使它的軸線平行于B.試求（1）環(huán)內(nèi)的電流I;(2)外力作的功。解：在轉(zhuǎn)動的過程中有感應(yīng)電動勢和自感電動勢開始時，I0=0，磁通量也為0，所以C=0而轉(zhuǎn)過900時，第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一負(fù)號表示I產(chǎn)生的磁場與B的方向相反，使通過環(huán)的總磁通量為0。（完全的抗磁體）外力的功解：在轉(zhuǎn)動的過程中有感應(yīng)電動勢和自感電動勢開始時，I0=0，磁通量也為0，所以C=0而轉(zhuǎn)過900時，第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一位移電流密度矢量三、位移電流——在變化的電場中存在著電流，它和傳導(dǎo)電流一樣能激發(fā)磁場*第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例1、如圖所示，勻速直線運動的點電荷+q以速度v向O點運動，在O點處取O點為圓心，R為半徑的圓，圓平面與v垂直。（1）試求通過此圓面得位移電流；（2）應(yīng)用全電流定理求上述圓周上P點的磁感應(yīng)強度。rvRPOx解：1）2）L為過P點的半徑為R的圓周第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一rvRPOx勻速運動點電荷的磁感應(yīng)強度計算公式第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例2、如圖所示，圓形平板電容器半徑為a，兩板間距離為b．電容器極板之間放一單匝矩形線框，線框長邊l（l<a），短邊h（h<b），線框平面與極板垂直，其一條短邊與極板中心軸重合，如圖．電容器已充電到電壓為U0，設(shè)電荷在極板上均勻分布，忽略邊緣效應(yīng)．若在t=0時刻閉合電鍵K，使電容與自感系數(shù)為L的線圈接通，求矩形線框上的感應(yīng)電動勢(t)．第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一解：開關(guān)閉合后,由歐姆定律第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1)電磁波的能量——輻射能能量密度：四、電磁波的能量、動量與角動量2)電磁波的能流密度——單位時間內(nèi)通過與傳播方向垂直的單位面積的能量第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一電磁波的能流密度（坡印廷）矢量

第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一3)電磁波的動量（靜能為零）動量密度(單位體積的電磁波具有的動量）輻射壓力(光壓)——射入到物體表面上對表面的壓力若絕對黑體(電磁波全部吸收)若一個完全的反射表面1920年列別捷夫的光壓實驗證明電磁場與實物間有動量傳遞，并滿足守恒定律壓力壓強第31頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一例1、半徑為R、兩板相距為d的平行板電容器，從軸線接入圓頻率為的交流電