大学物理第11章习题课选讲例题省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

,第十一章 恒定磁场,物理学教程,（第二版）,恒定磁场习题课选讲例题,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,例,一无限长载流,I,导线，中部弯成如图所表示四分之一圆周,AB,，,圆心为,O,，,半径为,R,，,则在,O,点处磁感应强度大小为,（,A）（B）,（C）（D）,第1页,例,一长直载流,I,导线，中部折成图示一个半径为,R,圆，则圆心磁感应强度大小为,（,A）（B）,（C）（D）0,第2页,例,如图所表示，四条皆垂直于纸面“无限长”载流直导线,，每条中电流均为,I,.,这四条导线被纸面截得断面组成了边长为 2,a,正方形四个顶角，则其中心点,O,磁感应强度大小为,（,A）（B）,（C）0 （D）,第3页,例,图中有两根“无限长”载流均为,I,直导线，有一回路,L,，,则下述正确是,（,A），,且环路上任意一点,（,B），,且环路上任意一点,（,C），,且环路上任意一点,（,D），,且环路上任意一点 常量,第4页,例,取一闭合积分回路 ，使三根载流导线穿过它所围成面，现改变三根导线之间相互间隔，但不越出积分回路，则：（）,(1)回路 内 不变，上各点 不变.,(2)回路 内 不变，上各点 改变.,(3)回路 内 改变，上各点 不变.,(4)回路 内 改变，上各点 改变.,第5页,例,边长为 正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流（其中 、与正方形共面），在这两种情况下，线圈在其中心产生磁感强度大小分别为：（）,(1),(2),(3),(4),第6页,例,如图，流出纸面电流为 ，流进纸面电流为 ，则下述各式中哪一个是正确?（）,(1),(2),(3),(4),第7页,例,在均匀磁场中，有两个平面线圈，其面积,A,1,=2,A,2,，,通有电流,I,1,=2,I,2,，,它们所受到最大磁力矩之比,M,1,/,M,2,等于,（,A）1 （B）2 （C）4 （D）1/4,例,一带电粒子，垂直射入,均匀磁场，假如粒子质量增大到2倍，入射速度增大到2倍，磁场磁感应强度增大到4倍，则经过粒子运动轨道包围范围内磁通量增大到原来,（,A）2,倍 （,B）4,倍 （,C）1/2,倍 （,D）1/4,倍,第8页,例：电流均匀地流过宽度为,b,无限,长平面导体薄板，电流为,I,，沿板长方向流,动。求：,I,P,b,b,.,在薄板平面内，,距板一边为,b,P,点处磁感应强度；,第9页,解：,I,b,d,=,I,x,d,2,x,m,0,B,d,=,I,d,2,b,m,0,=,I,x,x,d,2,B,2,b,m,0,=,I,x,x,d,b,b,=,2,b,m,0,I,ln,2,I,P,b,b,.,x,x,d,第10页,例 半径为,R,木球上绕有细导线，,所绕线圈很紧密，相邻线圈彼此平行地,靠着，以单层盖住半个球面，共有,N,匝。,如图所表示。设导线中通有电流,I,。求：在,球心,O,处磁感应强度。,2,R,第11页,2,I,y,2,(,),+,m,0,B,d,=,x,2,3,2,y,2,N,d,解：,q,N,d,N,d,=,2,=,y,R,cos,q,R,sin,q,=,x,=,q,N,d,I,y,2,(,),+,m,0,x,2,3,2,y,2,+,=,q,N,d,I,(,),m,0,3,2,R,cos,q,R,cos,R,sin,q,q,2,2,2,2,2,2,=,q,N,d,I,m,0,cos,q,R,2,2,=,B,q,N,d,I,m,0,cos,q,R,2,0,=,N,I,m,0,R,4,x,y,x,y,q,d,q,o,R,第12页,例 在半径为,R,无限长金属圆柱体内挖,去二分之一径为,r,无限长圆柱体，两圆柱体轴线平,行，相距为,d,如图所表示。,今有电流沿空心柱体,轴线方向流动，电流,I,均匀分布在空心柱体,横截面上。,分别求圆柱轴线上和,空心部分轴线上磁感应,强度大小；,a,R,d,r,O,O,第13页,解,：,.,.,.,.,R,d,r,o,o,利用,赔偿法,解题：令小,圆柱体通有等量反向电流，,电流密度和大柱体相同。,O,点磁场等于大柱体电流,（横截面上全部通有电流）磁场和小柱体,反向电流磁场叠加。,第14页,小圆柱体电流在,O,点磁感应强度为零，,磁场。,所以,O,磁场等于大圆柱体电流在该点,大柱体电流在,O,点磁感应强度为零，,所以,O,点磁场等于小柱体反向电流在,O,点,所产生磁场。,.,.,.,.,R,d,r,o,o,第15页,解法一,圆电流磁场,向外,例,半径 为 带电薄圆盘电荷面密度为 ,并以角速度 绕经过盘心垂直于盘面轴转动，,求,圆盘,中心,磁感强度.,向内,第16页,解法二,运动电荷磁场,第17页,例：一长直电流,I,在平面内被弯成如图所表示形状，,其中,直电流,ab,和,cd,延长线过,o,电流,bc,是以,o,为圆心、以,R,2,为半径,1/4,圆弧,电流,de,也是以,o,为圆心、但，是以,R,1,为半径,1/4,圆弧,直电流,ef,与圆弧电流,de,在,e,点相切,求：场点,o,处磁感强度,第18页,解：,场点,o,处磁感强度是由五段,特殊形状电流产生场叠加，即,由毕萨拉定律得到各电流磁感强度分别是,方向：,第19页,例,无限长载流圆柱体磁场,解,1,）,对称性分析,2,）,选取回路,.,第20页,方向与 成右螺旋,第21页,例,无限长载流圆柱面磁场,解,第22页,A,B,C,o,依据对称性分析,解,例,如图一通有电流 闭合回路放在磁感应强度为 均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直.回路由直导线,AB,和半径为 圆弧导线,BCA,组成，电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线力.,第23页,A,C,o,B,因,因为,故,第24页,P,L,解,取一段电流元,结论,任意平面载流导线在均匀磁场中所受力,与其始点和终点相同载流直导线所受磁场力相同.,例,求 如图不规则平面载流导线在均匀磁场中所受力，已知 和 .,第25页,O,d,R,例,半径为 载有电流 导体圆环与电流为 长直导线 放在同一平面内（如图），直导线与圆心相距为,d,，,且,R,d,二者间绝缘,求,作用在圆电流上磁场力.,解,.,第26页,O,d,R,.,第27页,O,d,R,.,第28页,例,有二分之一径为 ，流过稳恒电流为 圆弧形载流导线 ,按图示方式置于均匀外磁场 中，则该载流导线所受安培力大小为多少？,I,解：,第29页,例,有一根流有电流 导线，被折成长度分别为 、，夹角为 两段,并置于均匀磁场 中，若导线长度为 一段与 平行，则 、两段载 流导线所受合磁力大小为多少？,解：,I,第30页,解：,假设缝隙处流过反向而等量电流，等效于无电流。,方向如图,圆柱面电流磁场,缝隙反向电流磁场,+,例：,求如图非闭合无限长圆柱面轴线上磁感应强度，已知电流线密度 半径 ，缝隙宽 .,第31页,例,求无限大均匀通电平面磁场，已知电流密度如图.,解：1）,对称性分析磁场分布,2）,取正方形回路 如图，边长为 .,第32页,+,+,1,2,3,4,例,四根无限长直线电流如图，能否用安培环路定理求,？,解：,能够用安培环路定理和叠加原理计算。,每一无限长直线电流在,O,点磁感强度,第33页,例,已知无限长直圆筒，电流密度如图，求筒内 .,解：,筒内磁感应强度等效于长直密绕螺线管内磁场,方向向右,第34页,例,一根很长同轴电缆，由一导体圆柱（半径为,a,）,和一同轴导体圆管（内、外半径分别为,b,、,c,）,组成，使用时，电流,I,从一导体流去，从另一导体流回，设电流都是均匀分布在导体横截面上，求,：（1）导体圆柱内（,r,a,）；（2）,两导体之间（,a,r,b,）；（3）,导体圆管内（,b,r,c,）,各点处磁感应强度大小.,a,b,c,解,由 可得,第35页,例,一质子沿着与磁场垂直方向运动,在某点它速率为 .由试验测得这时质子所受,洛仑兹力为 .求该点磁感强度 大小.,解,因为 与垂直 ，可得,问,1,）,洛仑兹力作不作功,？,2,）负电荷所受,洛仑兹力方向？,第36页,例 如图所表示，在长直导线旁有一,矩形线圈，导线中通有电流,I,1,=20A,线圈中,通有电流,I,2,=10A,。已知,d,=1cm,b,=9cm,l,=20cm,。求矩形线圈受到协力是多少？,b,d,l,I,1,I,2,第37页,解：,已知：,I,1,=20A,I,2,=10A,d,=1cm,b,=9cm,l,=20cm,求：,F,B,b,d,l,I,1,I,2,A,D,C,F,=,F,AC,F,BD,B,l,2,=,C,B,D,I,l,2,I,d,1,I,m,0,2,(,),=,+,d,1,I,m,0,2,b,l,2,I,l,2,I,d,1,I,m,0,2,(,),=,+,d,b,l,2,I,1,1,=,F,AB,F,CD,0,第38页,F,d,1,I,m,0,2,(,),=,+,d,b,l,2,I,1,1,=,10,-7,20,10,0.2,4,2,+,1.0,10,-2,9.0,10,-2,1.0,10,-2,1,1,=,7.0,10,-4,N,第39页,例,在长直导线,AB,内通有电流,I,1,=20A，,如图所表示，在矩形线圈,CDEF,中通有电流,I,2,=10A，,AB,与线圈共面，且,CD,、,EF,都与,AB,平行.,已知 ，,求,：（1）,导线,AB,磁场对矩形线圈每边所作用力,；,（2）,矩形线圈所受协力,.,解,（,1,）,方向如图,第40页,（2）,由（1）可得,方向如图,第41页,例,边长为,0.2,m,正方形线圈，共有,50,匝 ，通以电流,2,A,，,把线圈放在磁感应强度为,0.05,T,均匀磁场中.问在什么方位时，线圈所受磁力矩最大？磁力矩等于多少？,解,得,问,假如是任意形状载流线圈，结果怎样？,第42页,I,R,Q,J,K,P,o,例,如图半径为,0.20,m,，,电流为,20,A,，,可绕轴旋转圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度大小为,0.08,T,，,方向沿,x,轴正向.问线圈受力情况怎样？线圈所受磁力矩又为多少？,解,把线圈分为,JQP,和,PKJ,两部分,以 为轴，所受磁力矩大小,第43页,I,R,Q,J,K,P,o,第44页,例题,在均匀磁场中，一电子经时间,t=1.5710,-8,s,从,a,沿半圆运动到,b,，,a,、,b,相距,0.1m,。求空间磁场大小和方向，以及电子运动速度。,a,b,解 磁场方向：,又由,R,=,垂直纸面向里。,T,=,第45页,