同学们,大家好!这一期的大学物理我们来复习“电磁学”。其实电场和磁场并不像同学们想象的那么难,只要掌握了基本的知识推导和正确的解题方法,电磁学其实很简单。
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稳恒磁场复习要点
1.掌握毕奥—萨伐尔定律,并会用该定律计算载流导体的磁场。
2.掌握用安培环路定理计算磁场强度的条件和方法。
3.掌握安培定律和洛仑兹力公式,会计算简单形状载流导体的磁力。
4.了解磁介质中的安培环路定理,了解磁场强度的概念。
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常见题型
1.求磁感强度B ——有2种方法(毕-萨定律+叠加原理、安培环路定理)。注意B 是矢量,要求出方向。掌握几种典型电流的磁场公式,并加以记忆。
2.求磁通量Ф——有2种方法(用定义直接求、用高斯定理间接求。重点掌握通过长直载流导线平面内的矩形线圈的磁通量求解)。
3.求安培力、洛伦兹力和磁力矩——代入相应的公式。注意安培力、洛伦兹力和磁力矩都是矢量,掌握其方向的判断方法。
4.求磁介质中的磁场分布——先用有磁介质时安培环路定理求出H,再求出B 和M,由M 还可求出磁化电流及磁化电流产生的附加磁场。
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知识点回顾
1.磁感应强度
磁感应强度:描述磁场的力的性质的矢量,大小为带电粒子受到的最大的磁场力除以电荷与速度的乘积,即 :
2.毕奥-萨法尔定律
载流导线中的任意一段电流元Idl在距离它为r的地方产生的磁感应强度为:
积分形式:
3.一些特殊导体的磁场
无限长载流直导线的磁场:方向与电流成右手螺旋关系,大小为:
通电圆环圆心的磁场:方向与电流成右手螺旋关系,大小为:
无限长直螺线管内部的磁场:大小均匀,方向与轴线平行,与电流成右手螺旋关系,大小为:
4.运动电荷的磁场
根据电流的微观表达式,从毕奥-萨法尔定律可以推得,以速度v运动,单个电荷q,在相对它的位矢为r处形成的磁感应强度为:
5.磁场的高斯定理
由于磁感应线是闭合曲线,由闭合曲线与任意闭合曲面的空间关系可知,磁感应线对任意闭合曲面的通量恒为零,即 :
这说明,磁感应线不会在任何点中断——它不是源于某点,也不会消失于某点,所以磁场是无源场。
6.磁场的安培环路定理
磁感应强度沿任意闭合路径的积分,等于该闭合路径中穿过的电流的代数和乘以磁导率,即:
上式中的电流求和时,那些与积分环绕方向 成右手螺旋关系的电流取正号,反之则取负号。
7.磁力的功
磁力的功表征磁场对载流线圈的作用效果。
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经典例题
真空中有一半径为R,通有电流I的载流圆导线,求其轴线上的与圆心相距x 的点P处的磁感应强度B。
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知识点回顾
1.磁通量的变化
引起磁通量变化的原因
(1)稳恒磁场中的导体运动,或者回路面积变化、取向变化等——>动生电动势
(2)导体不动,磁场变化——>感生电动势
2.楞次定律
闭合回路中感应电流的方向,总是企图使感应电流本身所产生的通过回路中的磁通量,去补偿或反抗引起感应电流的磁通量的改变。
3.电磁感应定律
不论何种原因,当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回路中会产生感应电动势,且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。
4.电磁感应相关计算
闭合回路感应电流计算:
通过回路任意截面的电量:
闭合回路由N匝密绕线圈组成:各匝线圈通过的磁通相同
N匝密绕线圈感应电动势:
5.动生电动势的计算方法
法拉第电磁感应定律——电动势等于导线在单位时间内切割磁力线的条数:
积分:
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经典例题
同学们,这一期的大学物理“电磁学”我们就复习到这里,下一期将继续为同学们解答难题。
策划|本科生学业指导中心
图文|李嘉莉、林泓伶
编辑|林泓伶
初审|官子涵
复审|陈祚瑜
审核|尚文浩
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