大学物理知识点磁学与电磁感应.pptx

一、一、电电流（流（运运动电动电荷荷）激）激发发磁磁场场1、运运动电动电荷的荷的磁磁场场0r 2B 40q r2、电电流元流元的磁的磁场场0dB(r)04Idl r r 23、稳稳恒恒电电流流的磁的磁场场牢牢记记下列下列几几种典型种典型稳稳恒恒电电流流的的磁磁场场长长直直电电流、流、圆电圆电流流、长长直螺直螺线线管管、螺、螺绕绕环环、无无限大面限大面电电流流、无无限限长长柱柱面面/体体电电流流。长长直直电电流的流的磁磁场场：dBaxIdlloPl21124aB 0 I cos cos1、无无限限长长电电流流：2aB 0 I4a2、半半无无限限长电长电流流(1)：B 0 IIaP圆电圆电流流的磁的磁场场：3/222202x RB IR1、载载流流圆环环圆环环心心处处 x=0;o02RB I2、x R2 x 3IR22x3pB 00m 注意：在一注意：在一定定的的x处处，磁，磁场场强强弱弱随随载载流流环环的的半半径径变变 化化，故可，故可用用求极求极值值的的方法方法讨讨论论轴线轴线某某一一定点定点处处磁磁 场场随随载载流流环环半半径径变变化化的的趋势趋势。无无限限长长柱柱面面电电流的流的磁磁场场RIL1r2LrBRor2 R0 I无无限限长长柱柱体体电电流的流的磁磁场场二、二、磁磁场场的的基基本性本性质质1、磁磁场场的的高斯定高斯定理理与安培与安培环环路定路定理理S B dS 0磁磁场为涡场为涡旋旋场场L H dl I2、磁磁场场的的安培安培环环路路定定理理磁磁场为场为无无源源场场三、三、磁磁场场对对电电流流或或运运动动电电荷荷的的作作用用1、对对运运动动电电荷荷的的洛洛伦伦兹兹力力fm qv B2、对电对电流流元的元的磁磁力力dF Idl B3、对载对载流流导线导线的的磁磁力力F dF Idl B在在均匀磁均匀磁场场中中F Il B Ir起末 B4、对载对载流流线线圈圈的的磁磁力力矩矩M NISen B注注意霍耳意霍耳电电势势的的产产生生机理及机理及其其应应用用一、一、磁磁介介质质的的磁磁化化1、磁磁介介质质的分的分类类：抗抗磁磁质质弱弱磁性物磁性物质质顺顺磁磁质质铁铁磁磁质质通通常不是常不是常常数数具具有有显显著著的的增增强强原原磁磁场场的性的性质质强强磁性物磁性物质质注注意意：抗抗磁性是磁性是一一切磁介切磁介质质固有的固有的特特性，它性，它不不仅仅存存在在 于于抗磁介抗磁介质质中，也中，也存存在于在于顺顺磁磁介介质质中中；2、磁磁介介质质中的磁中的磁场场：D、E、P 之之间间的关系的关系H B MH、B、M之之间间的关的关 系系M m Hr(1 m)0B 0r H HcLIH dl 3、铁铁磁磁质质：1概概念念：磁畴、磁畴、剩剩磁、磁、矫矫顽顽力、居力、居里里点点；2分分类类与与应应用用：HO软软磁材料磁材料变变压压器器、电电机机、电电磁磁铁铁的的铁铁芯芯，高高 频线频线圈的磁芯材料圈的磁芯材料HBBO硬硬磁材料磁材料作永久磁作永久磁铁铁，永磁喇叭等。永磁喇叭等。HBO矩矩磁磁铁铁氧氧体体材材料料作作计计算机中算机中 的的记忆记忆元件元件稳稳恒磁恒磁场场典典型型问问题题及示例及示例稳稳恒恒磁磁场场考考题题大大致致可分可分为为以下以下几几种种类类型型(1)磁磁感感应应强强度的度的计计算算；(2)磁磁场场对对截流截流导导体体的力和的力和力力矩的矩的计计算算；(3)磁磁场场力力的功的的功的计计算算；(4)洛洛伦伦兹兹力的力的计计算算；(5)磁磁场场强强度和磁度和磁化化强强度的度的计计算算。一、一、磁磁感感应应强强度的度的计计算算0r 2对对于运于运动动点点电电荷荷：B 40q r注注意矢量意矢量 叉叉积积的运的运 算算对对于于连续连续带带电电体体：方方法法r 24Q00dB B Idl r用用毕毕萨萨定律定律方方法法典典型型带电带电载载流体的流体的磁磁场场 磁磁场场叠加叠加原原理理熟熟记长记长直直电电流、流、圆电圆电流、流、长长直螺直螺线线管、螺管、螺绕环绕环、无限大面、无限大面电电流、无限流、无限长长柱面柱面/体体电电流的磁流的磁场场分布。分布。内IL0B dl 方方法法利利用用环环路路定定理求特理求特殊殊对对称分称分布布载载流体流体的的磁磁场场二、二、磁磁场对场对运运动电动电荷荷或或载载流流导线导线的的力或力或力矩力矩mf qv B1、洛、洛伦兹伦兹力力在均匀磁在均匀磁场场中中v B匀速匀速圆圆周运周运动动qBR m qBT 2R 2mv与B不垂直带电带电粒粒子作螺旋运子作螺旋运动动R mqB2、霍霍尔尔电电势势IBbHHU KnenqHK 111）判断半判断半导导体的体的类类型型I+-HUmFB+-d-+H-IU+-FmB-dP 型半型半导导体体N 型半型半导导体体2）磁磁场场或其他非或其他非电电量的量的检测检测与与传传感感IBbHHU KbKIHB U H3、安、安培力培力F dF Idl BPxoBLydFIIdl在均匀磁在均匀磁场场中中F BIL任任意意闭闭合合平平面面载载流流导导线线在均在均匀匀磁磁场场中中所所受的力受的力为为零零。注注：载载流流线线圈在均圈在均匀匀磁磁 场场中中所受力所受力矩矩不一定不一定为为 零零BF1F3MIenOPF2N F4M Npm B4.由由 H dl Ic由由 B 0 r H由由BM H01)Ic求求 H；求求 B；求求 M；求求 jm；求求 Im；求求 Im；由由jm M由由Im jm L或或由由 Im(r1.场对场对称性分析；称性分析；2.选选取取环环路；路；3.求求环环路路 内内传传 导电导电流的代数流的代数和和 Ic；应应用介用介质质中安中安培培环环路路定理定理解解题题方方法法cLIH dl 一、一、法法拉第拉第电电磁感磁感应应定定律律1、感感应电动势应电动势dti Ndm方方向由楞向由楞次次定律判定律判断断2、感感应电应电流流I感RR dt i 1 dm21tt3、感感应电应电量量q 感RmI dt二二、动动生生电电动势动势(B)dl 方方法一：法一：从从电电源源电电动动势势的的定定义义出出发发B特特别别地地：(B)l Bl sin 方方法二：法二：应应用法拉用法拉第第电电磁感磁感应应定定律律dt dm1、构造一假想、构造一假想闭闭合回路合回路，求回路中的磁通求回路中的磁通量量；2、由法拉第、由法拉第电电磁感磁感应应定律求定律求动动生生电动势电动势；3、由楞次定律判断方向。由楞次定律判断方向。三三、感生感生电电动势动势1、感生感生电动势电动势oS定定B变变i dSs tB 方方向由楞向由楞次次定律判定律判断断2、感生感生电场电场 dSs tEi dl B感生感生电场电场是是涡涡旋旋场场，其，其电场线电场线与磁感与磁感 应应强强度增大的方向成左手螺旋关系。度增大的方向成左手螺旋关系。3、感生感生电场电场与与感生感生电电动势动势的的计计算算感感生生电场电场：dmdt dS BEi dl s t当当变变化的化的磁磁场场的分的分布布具有特具有特殊殊对对称性称性时时：oRB1 dBEi 2 dtr(r R)2rdB R2(r R)Eidt感感生生电动电动势势：dtmid 感感生生电场电场与与静静电场电场的的区区别别静静电电场场 E感生感生电电场场E感场场源源由静止由静止电电荷激荷激发发由由变变化的磁化的磁场场激激发发电电 力力 线线 形形 状状电电力力线为线为非非闭闭合曲合曲线线静静电场为电场为无旋无旋场场电电力力线为闭线为闭合曲合曲线线EdB 0感dt感生感生电场为电场为有旋有旋场场电电 场场 的的 性性 质质为为保守保守场场作功与路径无关作功与路径无关 E dl 0为为非保守非保守场场作作功功 与路径有关与路径有关 dl dmi E感dt静静电场为电场为有源有源场场 qE dS 0感生感生电场为电场为无源无源场场 E感 dS 0四四、自感与自感与互感互感1、自感自感电动势电动势dtL L dI2、自感系数自感系数IL L只决定于只决定于线线圈的几圈的几 何尺寸、匝数、介何尺寸、匝数、介 质质。3、互感互感电动势电动势dt21 M dI1dt12 M dI24、互感系数互感系数M 21 12I1I2只与两只与两线线圈的大小圈的大小、形状、磁介、形状、磁介质质和和 相相 对对位置有关。位置有关。五五、磁磁场场的的能量能量1、通、通电线电线圈圈的自的自感感磁磁能能2mW 1 LI 2m222w 1 H 21B2 1 BH2、磁磁场场的的磁磁能能 目目前范畴前范畴内内：Wm V wmdV电电磁学基本磁学基本物物理理图图象象电电荷荷电电流流电场电场磁磁场场运运动动激激 发发激激 发发变变化化变变化化 随随时间变时间变化的化的电场电场激激发时变发时变磁磁场场;E 涡涡 随随时间变时间变化的磁化的磁场场激激发时变电发时变电场场;tB H D t电电磁磁感感应应典型典型问问题题及示例及示例电电磁磁感感应应与与电电磁磁场场考考题题大大致可致可分分为为以以下下几种几种类类型型(1)法法拉拉第第电电磁感磁感应应定律和定律和楞楞次定律次定律的的应应用用；(2)动动生生电电动势动势的的计计算算；(3)感感生生电电动势动势与与感感应电场应电场的的计计算算；(4)自自感感与与互感的互感的计计算算；(5)磁磁能能的的计计算算；