大学物理电磁学.ppt

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1、电磁学复习电磁学复习1电磁学复习电磁学复习2第第10章章 真空中的静电场真空中的静电场 10-1 电荷电荷 库仑定律库仑定律10-2 电场电场 电场强度电场强度10-3 静电场的高斯定理静电场的高斯定理10-4 静电场的环路定理静电场的环路定理 电势电势知识点知识点: :带电体的电场强度和电势带电体的电场强度和电势高斯定理及其应用高斯定理及其应用典型例题典型例题: 例例10.2; 例例10.3; 例例10.5; 例例10.6; 例例10.7; 例例10.8(需更正需更正); 例例10.10典型习题典型习题: P24 10-2, 3, 6, 9, 10, 12, 14, 15, 17, 18电场

2、强度和电势的叠加电场强度和电势的叠加电磁学复习电磁学复习3第第10章章 静电场静电场库仑定律库仑定律电场场强电场场强00204q qFrr , F E矢量和矢量和U 代数和代数和0EF q 正电荷受力方向正电荷受力方向基本思想：基本思想：场的叠加场的叠加点电荷间点电荷间点电荷受力点电荷受力FqE 连续带电体受电场力连续带电体受电场力dFE q 电磁学复习电磁学复习40 eiSE dSq 环路定理环路定理高斯定理高斯定理0lE dl 重要定理：重要定理：基本物理量：场强和电势基本物理量：场强和电势静电场是保守场静电场是保守场静电场是有源场静电场是有源场电磁学复习电磁学复习5场强的计算：矢量和场强

3、的计算：矢量和叠加法叠加法高斯法高斯法0coseiE S =q E( 球、轴、面对称时球、轴、面对称时)204dqdEr q连续，取微元连续，取微元q分立分立0204iiiqErr 0204qErr 点电荷电场点电荷电场判方向，分解，同向积分判方向，分解，同向积分电磁学复习电磁学复习6电势的计算（代数和）：电势的计算（代数和）：定义定义0paaUE dl 00PU 沿沿aP0任意路径的积分任意路径的积分E 是积分路径上的场强分布是积分路径上的场强分布04qUr 点电荷点电荷-对带电体分布区域积分对带电体分布区域积分点电荷系点电荷系104niaiiqUr 代数和代数和04qdqUr 连续带电体连

4、续带电体电磁学复习电磁学复习7PaaEU q bababaUUU =E dl00()bababaWq UUq E dl点电荷在电场中的电势能：点电荷在电场中的电势能：电场力对电荷作功：电场力对电荷作功：电场中任意两点间的电势差：电场中任意两点间的电势差：互能互能电磁学复习电磁学复习8几个常用的计算结果几个常用的计算结果4.带电圆环轴线上的电场和电势带电圆环轴线上的电场和电势0204qErr 04qUr 点电荷的电势点电荷的电势223 204()qxExR 方向方向: +x002Err 2.无限长带电直线的电场无限长带电直线的电场3.无限大带电平面的电场无限大带电平面的电场02E 平面平面1.点

5、电荷的场强点电荷的场强22 1 204()qUxR 电磁学复习电磁学复习9第第11章章 导体和电介质的静电场导体和电介质的静电场11-1 导体的静电平衡导体的静电平衡11-2 电容器及其电容电容器及其电容11-3 静电场中的电介质静电场中的电介质11-4 有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理11-5 静电场中的能量静电场中的能量电磁学复习电磁学复习10知识点知识点: :典型例题典型例题: 例例11.1; 例例11.3; 例例11.5 典型习题典型习题: P50 11-1, 6, 8, 10, 14, 17, 19, 20, 21, 22静电平衡状态下导体上电荷分布、电场强度和电势静电平衡状

6、态下导体上电荷分布、电场强度和电势电容器的电容及其储能电容器的电容及其储能电介质的极化：求电介质的极化：求D、E、P电场能量电场能量电磁学复习电磁学复习11第第11章章 导体和电介质的静电场导体和电介质的静电场1. 导体的静电平衡条件导体的静电平衡条件0内E U 常常数数, ,E附附 导导体体表表面面2. 静电平衡时导体上的电荷分布特点静电平衡时导体上的电荷分布特点有导体时计算场强有导体时计算场强(或或q)的一般方法的一般方法电荷守恒电荷守恒导体静电平衡条件导体静电平衡条件( (E内内=0=0，U= =常数常数) )场强叠加（或电势叠加）场强叠加（或电势叠加）电磁学复习电磁学复习12电容器的电

7、容电容器的电容abQCU 0 SCd 平行板电容器平行板电容器圆柱形电容器圆柱形电容器0212ln()LCRR 球形球形电容器电容电容器电容04-ABBAR RCRR 电容器储能：电容器储能：22e11222QWCUQUC0 rCC 充电介质充电介质: :电磁学复习电磁学复习130E EE EE E00-外场外场0E-极化场极化场E0EEE0 E3. 电介质极化：电介质极化：在外场在外场E0中中有极分子有极分子无极分子无极分子 - 位移极化位移极化- 取向极化取向极化cosP nP nPP-电极化强度；电极化强度；n-介质外法向介质外法向介质内部总场介质内部总场0rCC 充介质充介质在在E的表

8、面出现的表面出现极化电荷极化电荷 电磁学复习电磁学复习144. 电介质中的高斯定理电介质中的高斯定理0SD dSq -电位移矢量电位移矢量D0DEP 对各向同性均匀电介质对各向同性均匀电介质0ePE 1re0rDE 有介质时先求有介质时先求D(只考虑只考虑q0), 再求再求相对介电常数相对介电常数介电常数介电常数0r 0rED 电极化率电极化率5. 电场能量电场能量 212 eeVVWdV =E dV电磁学复习电磁学复习15第第12章章 直流电和交流电直流电和交流电12-1 电流电流 恒定电流恒定电流12-2 欧姆定律欧姆定律 焦耳定律焦耳定律12-3 电源电源 电动势电动势 12-4 全电路

9、欧姆定律全电路欧姆定律12-5 基尔霍夫方程组基尔霍夫方程组12-6 电容器的充放电过程电容器的充放电过程12-7 交流电交流电知识点知识点: :恒定电路中路段电压和回路中电流的计算恒定电路中路段电压和回路中电流的计算典型例题：基尔霍夫方程组应用举例典型例题：基尔霍夫方程组应用举例典型习题：典型习题：P74 12-7, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16电磁学复习电磁学复习16充电充电放电放电IrU IrU 路端电压路端电压R+,r I+,r I ,r +电源内阻上的电势降电源内阻上的电势降Ir放电放电I: - +充电充电I: + -inK dl 方向规定：方向规定：- - 电

10、源电动势电源电动势电源充放电时的电源充放电时的功率转换功率转换充电充电放电放电 2UI =II r 2UIII r U U 电源功率电源功率I 放电：放电：电源输出功率电源输出功率UI负载功率负载功率2I R充电：充电：外电路输入电源功率外电路输入电源功率UI内阻功率内阻功率 2I r电磁学复习电磁学复习17jjijIRr 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(单回路单回路)121212IRRrr 先任意设定电路中的电流先任意设定电路中的电流I方向，方向， 方向与方向与I一致，一致， 为正；反之为正；反之 为负为负.I1r2R1 2 I2r1R电动势正负取向规定电动势正负取向规定:jijRr

11、j 分别是电路总负载电阻和电源内阻之和分别是电路总负载电阻和电源内阻之和.按图示的电流方向按图示的电流方向I 0，电流实际方向与图示电流实际方向与图示 I 一致；反之相反。一致；反之相反。 方向方向: -+ 121212()0I RRrr回路电压定理回路电压定理电磁学复习电磁学复习182 1R2r1 2R1rR基尔霍夫第一方程组基尔霍夫第一方程组（节点的电流方程）（节点的电流方程）() = 0iiI 1I2II规定：规定：流出流出+，流入，流入；通过节点电流的代数和为零。通过节点电流的代数和为零。任一回路电压降的代数和为零。任一回路电压降的代数和为零。()()0iiiI R 基尔霍夫第二方程组

12、基尔霍夫第二方程组(回路的电压方程回路的电压方程)电阻：电阻：电流方向与绕行方向相同时，电阻上压降为电流方向与绕行方向相同时，电阻上压降为正；反之为负。正；反之为负。电源：电源：沿绕行方向，从电源正极到电源负极，压降沿绕行方向，从电源正极到电源负极，压降为正；反之为负。为正；反之为负。C120III 11 1110I rI RIR 例例 C：电磁学复习电磁学复习19第第13章章 恒定磁场恒定磁场13-1 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度13-2 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律13-3 恒定磁场的安培环路定理恒定磁场的安培环路定理13-4 磁介质磁介质 磁化磁化13-5 有磁介质时的安培环路定理有

13、磁介质时的安培环路定理 高斯定理高斯定理13-6 铁磁质铁磁质13-7 带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动13-8 磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用电磁学复习电磁学复习20知识点知识点: :典型例题典型例题: 例例13.1; 例例13.2; 例例13.4; 例例13.5; 例例13.6; 例例13.7; 例例13.8典型习题典型习题: P109 13.10, 11, 12, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 30毕奥毕奥- -萨伐尔定律求载流直导线（线圈）的磁场萨伐尔定律求载流直导线（线圈）的磁场有无磁介质时的安培环路定理及其应用有无磁介

14、质时的安培环路定理及其应用磁场对载流导线的作用力磁场对载流导线的作用力带电粒子在均匀磁场中的运动带电粒子在均匀磁场中的运动; ;霍耳效应霍耳效应载流线圈在磁场中所受磁力矩载流线圈在磁场中所受磁力矩磁介质的极化：求磁介质的极化：求H、B、M电磁学复习电磁学复习21第第1313章章 恒定磁场恒定磁场重要结果重要结果02IBa 002IBR 012(coscos)4IBa 直线：直线：20223 22 ()IRBiRx 圆环：圆环：ap1 2 ILzoyxIRp.xr螺线管螺线管0 BnI电磁学复习电磁学复习22安培定律安培定律dFIdLB 载流导线载流导线LFdF 电流元电流元运动电荷运动电荷Fq

15、B v洛仑兹力洛仑兹力2q BmR vv载流线圈载流线圈mNISn 磁矩磁矩 MmB磁力矩磁力矩R,T , f自身性质定自身性质定电磁学复习电磁学复习23磁场的两个重要定理磁场的两个重要定理 mSB dS 0 磁场无源磁场无源 mSB dS单面磁通量计算单面磁通量计算：磁高斯定理磁高斯定理LB d 0 I安培环路定理安培环路定理磁场有漩磁场有漩非保守场非保守场应用环路定理求对称性磁场（轴）应用环路定理求对称性磁场（轴）注意区别注意区别,LSBB dLB dS电磁学复习电磁学复习242、磁介质磁介质-分子电流观分子电流观电子运动电子运动分子电流分子电流( (轨道轨道+ +自旋自旋) )( (等效

16、圆电流等效圆电流) )分子磁矩分子磁矩(pm)磁介质磁化：磁介质磁化：抗磁质抗磁质-顺磁质顺磁质-pmB0在外场在外场B0作用下作用下0 mPB磁化磁化磁化面电流磁化面电流附加附加B0 BBB 磁介质中总磁场磁介质中总磁场0 BB0 BB磁化强度磁化强度 mpMV分分子子内 LLM dI iMn磁化面电流磁化面电流密度密度介质表面介质表面电磁学复习电磁学复习25磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理磁场强度磁场强度0BHM 0LH dlI 0BH 0M 在真空中在真空中1）2）各向同性磁介质中各向同性磁介质中mMH v讨论讨论0rBH 1 rm 磁导率磁导率0 r 相对磁导率相对磁导率 r m磁化率磁化率00BHM电磁学复习电磁学复习260H dLI 磁介质中安培环路定理的应用磁介质中安培环路定理的应用LH d cos HL0 0 rBH 求出求出B 求均匀磁介质中特殊对称性的磁场求均匀磁介质中特殊对称性的磁场 H求解方法类似于求解方法类似于00 B dLI I分布分布 分析分析H(同同B)对称性，选合适的对称性，选合适的L电磁学复习电磁学复习27第第1414章章 电磁感应与电磁