电磁学习题课答案课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,、如图所示，两个同心的均匀带电球面,内球面半径为,R,1,，带电量,Q,1,，外球面半径为,R,2,，带电量为,Q,2,。设无穷远处为电势零点。求：（,1,）空间各处电场强度的分布；（,2,）在内球面内，距中心为,r,处的,P,点的电势。,作业,1,分析,O,Q,1,Q,2,R,1,R,2,P,r,解：,（,1,）依据高斯定律,有,rR,1,Q=,0,E,1,=0,R,1,r R,2,Q=Q,1,+,Q,2,E,3,=,(,Q,1,+,Q,2,)/(4,0,r,2,),方向均沿径向向外。,（,2,）由电势定义式：,=0+,-,Q,1,/(4,0,R,2,)+,Q,1,/(4,0,R,1,)+(,Q,1,+,Q,2,)/(4,0,R,2,),=,Q,1,/(4,0,R,1,)+,Q,2,/(4,0,R,2,),此结论也可由电势叠加分析得到,作业二：,1,1,2,2,、电量分别为,q,1,，,q,2,，,q,3,的三个点电荷分别位于同一圆周的三个点上，如图所示设无穷远处为电势零点，圆半径为,R,，则,b,点处的电势,U,（）,电势叠加原理,2,1,、有两个彼此远离的金属球，一大一小，所带电荷同号等量，问这两个球的电势是否相等？为什么？用一根细导线将两球相连，是否会出现电荷流动？说明原因。,作业三：,答：这两球的电势不相等，因为球面电荷的电势与球的半径及所带电荷量有关，公式为,两球的半径不同，故电势不同。,用一根细线相连，会出现电荷的流动，因为它们形成了一个导体，静电平衡时，电势处处相等，所以电荷要重新分布。,2,、以下说法正确的是（）,在电势不变的区域内，电场强度一定为零,在电势为零处，场强一定为零,场强为零处，电势一定为零,(D),在均匀电场中，各点电势相等,A,3,3,3,、在均匀电场中，各点的（）,(A),电势相等,(B),电势梯度相等,(C),电势和电势梯度都不相等,(D),电势梯度为零,B,作业四：,1,、导体处于静电平衡状态时，具有如下特点：,（,1,）场强,内部场强为零，外部场强与导体表面垂直，孤立导体达到静电平衡表面场强大小为,；,（,2,）电势,表面是等势面，导体是等势体,。,2,、将一个电中性的导体放在静电场中，在导体上感应出相等的正负电荷量，导体是否为等势体？如果把导体一分为二，使它们分别带上等量异号电荷，则这两部分的电势是否相等？,答：是等势体,如果把导体一分为二，两部分的电势不相等,4,4,3,、当一个带电导体达到静电平衡时，表面曲率较大处电荷密度较大，故其表面附近的场强较大。,(),孤立导体,达到静电平衡表面场强大小为,作业,2,分析,作业一：,3,、如图：一空气平行板电容器，两极板面积均为,S,，板间距离为,d,（,d,远小于极板线度），在两极板间平行地插入一面积也是,S,、厚度为,t,（,d,）的金属片。,试求：,（,l,）电容,C,等于多少？,（,2,）金属片放在两极板间的位置对电容值有无影响？,解：,设极板上分别带电量,+q,和,-q,；金属片与,A,板距离为,d,1,，与,B,板距离为,d,2,；金属片与,A,板间场强为：,5,5,金属板与,B,板间场强为：,金属片内部场强为：,则两极板间的电势差为：,由此得：,因,C,值仅与,d,、,t,有关，与,d,1,、,d,2,无关，故金属片的安放位置对电容无影响。,6,6,1,、载有电流为,I,的无限长导线，弯成如图所示形状，其中有一部分为半 径为,R,半圆弧，则其圆心,O,点的磁感应强度的大小为,，方向为,。,作业二：,半无限长加半圆，注意方向正好相反,垂直纸面向里,2,、如图载流长直导线的电流为,I,试求通过矩 形面积的磁通量。,a,b,I,x,x,dx,7,7,1,、一个带电粒子垂直射入均匀磁场中，如果粒子的质量增加为原来的,2,倍，入射速度也增加为原来的,2,倍，而磁场的磁感应强度增大为原来的,4,倍，则通过粒子运动轨道所围面积的磁通量增大为原来的（）。,(A)2,倍,(B)4,倍,(C)0.5,倍,(D)1,倍,B,作业三：,8,2,、如图所示，在无限长载流直导线附近作一个球形闭合曲面,S,，当面,S,向长直导线靠近时，穿过面,S,的磁通量,和面上各点的磁感应强度,B,将如何变化,(),(A),增大，,B,也增大,(B),不变，,B,不变,(C),增大，,B,也不变,(D),不变，,B,增大,D,3,、如图所示，在垂直和水平的两个金属圆中（半径为,R,）通以相等的电流,I,，问圆心,O,点处的磁感应强度大小及方向如何？,根据圆电流中心处磁感应强度公式，水平金属圆在,O,点的磁感应强度大小为,：,方向垂直向下；,竖直金属圆在,O,点的磁感应强度大小为,方向垂直指向纸面内。,故,O,点叠加后的磁感应强度大小为,方向为斜下,45,0,指向纸面内,9,9,作业四：,1,、如图，一根通电流,I,的导线，被折成长度分别为,a,、,b,，夹角为,120,的两段，并置于均匀磁场 中，若导线的长度为,b,的一段与 平行，则,a,，,b,两段载流导线所受的合力的大小为 多大？,2,、若一平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用，这说明：（）,(A),该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行,(B),该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行,(C),该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直,(D),该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直,A,10,10,3,、一宽,b=2.0cm,厚,d=1.0mm,的铜片，放在,B=3.0T,的磁场中，磁场垂直通过铜片，如果铜片载有电流,100A,，已知铜片中自由电子的密度是,求此时产生的霍耳电势差的大小是多少？,作业五：,1,、把两种磁介质小棒分别放在两个磁极,N,、,S,间，它们被磁化后在磁极间处于如图所示的不同位置，试说明哪种是顺磁质，哪种是抗磁质？并说明为什么？,（,a,）,为抗磁质，因为它在磁场中产生的附加磁场与外磁场方向相反。,（,b,）,为顺磁质，因为它在外磁场中产生的附加磁场与外磁场方向相同。,11,11,12,1,、一根铜棒长,，水平放置，可绕距离,a,端为,处和棒垂直的轴在水平面以,的角速度旋转。铜棒置于竖直向上的磁感应强度,求：,(1),铜棒的电动势,(2),a,，,b,两端哪端的电势高？,的匀强磁场中，如图所示，,解,:,(1),将棒,ab,分成无穷多小段，取一小段,dr,，棒转动时,dr,产生的动生电动势：,a,b,作业六：,12,13,棒,ab,在转动时的电动势：,(2),由,可知,b,端为电源正极，所以,b,端电势高。,方法二：,同理：,13,14,2,、真空中两只长直螺线管,1,和,2,，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比,d,1,/d,2,=1/4,，当它们通以相同电流时，两螺线管贮存的磁能之比为,W,1,/W,2,=,。,1,、磁场能量密度为：,，电场能量密度为：,。,一个自感为的回路，其中通有电流时，其周围空间磁场的能量,为,：,。,练习：,1/16,3,、一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面，而且处在两导线的中央，如图所示。,(1),若两电流同向时，穿过线圈的磁通量是否为零,；若两电流同向且随时间均匀增大时，线圈中有无感应电流,。,(2),若两电流反向时，穿过线圈的磁通量是否为零,；若两电流反向且随时间均匀增大时，线圈中有无感应电流,。,为零,无,不为零,有,14,6,、若闭合曲线上各点的磁场强度为零，则该曲面内所包围的传导电流的代数和必为零 （）,7,、不论顺磁质与抗磁质，磁感应强度总是与磁场强度同方向,（）,5,、当导体回路中的电流发生变化时，就会在自身回路中产生自感电动势和感应电流，感应电流的方向与原来的电流相反。（）,9,、线圈在均匀磁场中绕轴转动，当线圈平面与磁感应线,时，感应电动势最大；当线圈平面与磁感应线,时，感应电动势为零。,平行,垂直,11,、感生电场产生的原因：,。,变化的磁场,10,、磁现象的电本质是：,。,一切磁现象来源于电荷的运动,4,、若在一个带电导体外罩一个封闭的金属罩，将整体放在木制桌面上，此带电导体所带电荷对金属罩外的其它电器设备是否有影响,。,有影响,8,、感应电动势是变化的磁场产生的。,(),15,12,、下列说法中正确的是：,()(A),感应电流的磁场，总是与引起感应电流的磁场方向相反,(B),感应电流的磁场，总是与引起感应电流的磁场方向相同,(C),楞次定律只能判断闭合回路中感应电流的方向,(D),楞次定律表明感应电流的效果总与引起感应电流的原因相对抗,D,13,、对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确。,(),(A),位移电流是由变化电场产生的,(B),位移电流是由线性变化磁场产生的,(C),位移电流的热效应服从焦耳,楞次定律,(D),位移电流的磁效应不服从安培环路定理,A,16,17,14,、计算如图所示的平面载流线圈在,P,点产生的磁感应强度，设线圈中的电流强度为,I,。,解：,如图，,CD,、,AF,在,P,点产生的,B,0,方向,其中：,17,18,同理：,方向,方向,方向,为正方向,假设：,18,