电磁学第四次课
电磁学教案
《电磁学》教案授课教师富笑男职称副教授学历（学位）博士研究生（博士）授课班级06应用物理1、2班计划总学时72 授课学期2007-2008(1)使用教材《电磁学》赵凯华、陈熙谋，2006年12月第二版，高等教育出版社教学要求使学生能比较全面地认识电磁学的基本现象，系统地掌握电磁学的基本概念、基本规律，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础考核办法考试成绩占70 %平时成绩占30 %（平时成绩包括：作业、上课回答问题、小论文等）学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课绪论第一章静电场恒定电流场16 2 第二章恒磁场12 2 第三章电磁感应 5 1 第四章电磁介质14 2 第五章电路7 1 第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制8总复习 2参考资料1.《电磁学》梁灿彬等2004年5月高等教育出版社2.《电磁学》《伯克利物理学教程》第二卷，（美）E.M.珀塞尔著，南开大学物理系译，1979年6月，科学出版社3.《电磁学》，贾起民郑永令等2001年1月高等教育出版社4.《电磁学》，胡友秋，程福臻，刘之景编，1997年3月，高等教育出版社，教学后记1．电磁学教学要适应二十一世纪现代化的需要：根据现代化的需要，把那些学习现代科学技术所需要的电磁学基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，并注意介绍现代科学技术的重要成果。
2．正确处理思想教育和基础知识的关系：电磁学理论与实践的关系是非常密切的。
因此，电磁学教学必须坚持理论联系实际的原则，要通过实验和列举学生熟悉的、容易理解的电磁电现象分析总结出概念和规律的实质。
同时，在理论联系实际中，要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。
在理论联系实践中，还要介绍电磁学在工农业生产和科学技术中的应用，电磁理论发展的前沿知识。
绪论教学基本要求：1.对电磁学研究的对象，发展史做简要介绍，使学生对电磁学学科的研究对象、发展过程、历史地位和作用等有一个基本的概括的了解，形成一个初步的认识。
高中物理教案 电磁学 (4)
普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－1[人教版]第三章磁场3.4 磁场对通电导线的作用力★新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
★教学重点安培力的大小计算和方向的判定。
★教学难点用左手定则判定安培力的方向。
★教学方法1实验观察法、逻辑推理法、讲解法★教学用具：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线、投影片，多媒体辅助教学设备★教学过程（一）引入新课教师：通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。
安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（二）进行新课1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。
实验（1）改变电流的方向，观察发生的现象。
［现象］导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。
［现象］导体又向相反的方向运动。
［教师引导学生分析得出结论］（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
教师：如何判断安培力的方向呢？［出示投影片］通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
《电磁学》教学大纲
《电磁学》教学大纲一、课程基本信息1．课程中文名称：电磁学2．类别：必修3．专业：物理学教育4．学时：108学时5．学分：6学分（含实践学分2学分）二、课程的地位、作用和任务电磁学是师范专科学校物理教育专业的一门重要的主干课程。
通过本课程的学习，使学生全面了解电磁运动的基本现象，系统地掌握电磁运动的基本概念及基本规律，初步具备分析解决电磁学问题的能力；了解经典电磁学的运用范围和电磁学发展史上某些重大发现和发明过程的物理思想和方法；了解电磁学研究的发展前沿以及它与其他学科的联系，注意理论联系实际，让学生初步学会用电磁学知识解决一些生产及生活中的实际问题。
三、理论教学内容与任务基本要求第一章真空中的静电场（ 10 学时）（一）要求l、掌握静电场的基本概念，基本规律；掌握描述“场”和解决“场”问题的方法和途径2、明确电荷是物质的一种属性，阐明电荷的量子性和守恒定律：掌握电荷之间的相互作用规律3、掌握电场强度、电位这两个重要概念以及它们所遵循的叠加原理4、能熟练地计算有关静电学的有关问题5、演示实验：（1）摩擦起电，电荷之间的相互作用，电荷的检验；（2）电力线的分布（二）要点：l、电荷2、库仑定律3、电场电场强度4、静电场的高斯定理5、电位电位差静电场的环路定理*6、电场强度与电位的微分关系（三）难点1、电场、电位和电能量等概念；2、求解电场、电位分布的方法第二章导体周围的静电场（6学时）（一）要求1、正确理解并掌握导体静电平衡的条件2、掌握导体静电平衡的性质：初步掌握求解导体静电平衡问题的方法3、理解电容及电容器的概念：掌握平衡板电容器、球形电容器、圆柱形电容器计算公式以及电容器串、并联的计算方法4、理解电场能的概念并会计算真空中的静电场能5、演示实验：（1）导体表面上电荷的分布；（2）静电感应起电；（3）静电屏蔽（二）要点：1、导体的静电平衡条件2、导体静电平衡的性质3、封闭导体腔内外的电场4、电容及电容器*5、静电计静电感应起电机6、带电体的能量（三）难点：根据导体静电平衡条件和导体的静电平衡性质求解导体静电平第三章静电场中的电介质（ 6 学时）（一）要求1、了解电介质极化的微观机制，掌握极化强度矢量的物理意义2、理解极化电荷的含义，掌握极化电荷、极化电荷面密度与极化强度矢量P 之间的关系3、掌握有介质时电场的讨论方法，会用介质中的高斯定理来计算静电场；明确E 、P 、D 的联系和区别4、了解静电场的能量及能量密度5、演示实验：介质对电容器电容的影响（二）要点：1、电介质的极化2、极化强度矢量3、有介质时的静电场方程*4、静电场的边值关系5、静电场的能量和能量密度（三）难点：求解介质中静电场的具体问题，如极化电荷的分布，介质中电场的分布等第四章稳恒电流和电路（8 学时）（一）要求1、理解稳恒电流的概念以及与其相对应的稳恒电场：了解稳恒电路的特点及串、并联电阻的计算2、透彻分析并掌握电流密度矢量及电场这两个概念的物理意义3、掌握欧姆定律（不含源电路、一段含源电路和全电路的欧姆定律）和焦耳定律；会计算电功及电功率4、掌握用基尔霍夫定律计算一些典型的复杂电路的方法5、演示实验：（1）电源电动势的测量；（2）影响导体电阻的因素；（3）惠斯登电桥（二）要点：1、电流稳恒电流电流密度矢量2、欧姆定律及其微分形式3、焦耳定律电功率*4、电阻的串联和并联*5、气体导电、液体导电6、电源和电动势7、闭合回路及含源支路的欧姆定律8、基尔霍夫定律*9、温差电现象（三）难点：l、电动势的概念2、用基尔霍夫定律求解复杂的电路第五章稳恒电流的磁场（ 10 学时）（一）要求l、理解掌握磁感应强度B 的物理意义2、在理解毕奥—萨伐尔定理物理意义的基础上能熟练地用它来计算载流导体的磁感应强度的分布3、掌握磁场中的高斯定理和安培环路定理；并会用安培环路定理计算具有轴对称的电流所产生的磁场4、掌握洛仑兹力公式及安培公式，并会用它们进行有关的计算5、演示实验：（1）磁感应线的演示（2）载流导线之间的相互作用（二）要点：l、基本磁现象2、磁感应强度、磁感应线3、毕奥—萨伐尔定律4、磁通量、磁场的高斯定理5、安培环路定理6、磁场对平行载流导线及带电粒子的作用7、平行载流导线的相互作用安培的定义（三）难点：1、磁感应强度的定义2、求解磁感应强度分布的具体问题第六章磁场对运动电荷和电流的作用（6学时）（一）要求1、掌握洛仑兹力公式，并会用右手螺旋法则判断洛仑兹力的方向2、掌握带电粒子在磁场中的运动情况3、了解回旋加速器的工作原理4、掌握安培力公式，并会用它们进行有关计算5、掌握磁场对载流导线的作用6、演示实验：（1）汤姆逊实验；（2）霍尔效应（二）要点：1、洛仑兹力2、汤姆逊实验*3、霍耳效应4、安培定律磁场对载流导线的作用（三）难点：洛仑兹力和安培力的概念及有关计算第七章磁介质（ 6 学时）（一）要求1、理解磁化的概念和描述磁化的宏观量M 的定义式；掌握磁化电流与磁化强度矢量M 之间的关系2、了解磁介质呈现顺磁性和抗磁性的原因；掌握铁磁质的三大特点：①高值，②非线性，③磁滞现象3、掌握介质中的安培环路定理及其应用；了解H 、M 、B 三者之间的联系和区别4、了解磁路概念及相应的计算5、演示实验：介质对磁场的影响（二）要点：1、磁介质的磁化磁化强度矢量磁化电流2、磁介质存在时的安培环路定理3、顺磁性与抗磁性4、铁磁质* 5、磁路及其计算（三）难点：磁化强度矢量的物理意义以及求解磁化电流的第八章电磁感应和暂态过程（ 12学时）（一）要求1、理解电磁感应现象的物理意义；掌握电磁感应的法拉第—楞次定律2、解感生电场的物理意义3、熟练地掌握计算动生电动势和感生电动势的方法，并能正确判断它们的方向4、了解自感现象和互感现象以及它们的应用，掌握自感系数L和互感系数M的物理意义和计算方法5、了解涡流，趋肤效应以及磁场的能量6、能正确写出RL、RC 串并联电路暂态过程的微分方程，掌握其解的形式和物理意义。
高中物理选修4教案
高中物理选修4教案
教案名称：介绍电磁感应
教学目标：通过本节课的学习，学生能够了解电磁感应的基本原理，掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，理解电磁感应在生活中的应用。
教学内容：
1. 电磁感应的概念和基本原理
2. 法拉第电磁感应定律的表达式和应用
3. 楞次定律的概念和应用
4. 电磁感应在生活中的应用实例介绍
教学重点：法拉第电磁感应定律和楞次定律的理解和应用。
教学难点：理解电磁感应的原理和应用实例。
教学过程：
1. 导入新课内容，介绍电磁感应的概念和基本原理。
2. 通过实验演示法拉第电磁感应定律的实验，引导学生理解和掌握相关定律的表达式和应用。
3. 讲解楞次定律的概念和应用，解读相关实例。
4. 展示电磁感应在生活中的应用案例，引导学生思考和讨论。
5. 总结本节课的重点内容，布置相关作业。
教学手段：实验演示、讲解、讨论、小组合作、课堂提问等。
教学资源：实验器材、教材、多媒体课件等。
教学评价：通过课堂提问、实验操作和作业等形式进行评价，检验学生对电磁感应内容的掌握和理解程度。
教学反馈：及时总结反馈学生学习情况，根据学生反馈情况调整教学方法和内容，解决学生存在的问题。
教学延伸：鼓励学生进行更多的实际操作实践，开展相关的课外拓展活动，提高学生对电磁感应知识的认识和应用能力。
教学结束：合理布置课后作业，梳理知识框架，以备下节课的学习。
电磁学课件：4_6两种介质分界面上的边界条件
磁路定理
IR
m mRmi
I Ri
i
I li
i iSi
m Rmi
i
m
i
li
0 i Si
空气中，磁阻大，通量小
介质中，磁阻小，通量大，磁通量较多通 过介质，磁力线集中在铁芯内。
串联磁路：无分支磁路
m NI (Rm1 Rm2 )
Rm1
1
1
0 1
dl S1
Rm2
1
两种介质分界面上的边界条件
要点：
界面上介质的性质有一突变，这将导致静电场也会 有突变
电场、磁场的高斯定理、环路定理的积分形式在边 界上依然成立，可以把不同介质的场量用积分方程 联系起来
方程的微分形式只适用于非边界区域，对于边界突 变处，方程的微分形式已失去意义
通常用积分方程还不能直接求得空间各点场量的分 布，所以常常要将方程的积分形式变换成微分形式
必须考虑用新的形式来给出边界上各物理量的关系， 亦即给出边界条件
实际上边界条件就是把积分方程放到边界突变处得 到的结果
导体界面上的边界条件
设界面上有自由电荷积累0
高斯定理和电流连续性方程可得
S
j
dS
底1
j
dS＋ 底2
j
dS＋ 侧面
j
dS＝－
dq dt
d dt
0dS
S
j1 nS j2 nS
1
02
dl S2
高磁阻空气隙在整个磁路中起主要作用
并联磁路：有分支磁路 对于分支节点，忽略漏磁，满足
B d S
S
0
1 2
11 1 Rm Rm1 Rm2
1 0, 2 90
1 1(真空或非磁性) 2 1(铁磁质） 1 1(不良导体或绝缘体) 2 1(良导体）
大物电磁学课后答案4
/
4 8r 2；5
6 B5 0 ；
Idl 7
321 8来自 B7 B8
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l
r7
0Id l r8
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4r7 3 4r83
0
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l
k
/ 4R
2；
20Id lk / 8R2
.
4-3 在电子仪器中，常把载有大小相等方向相反电流的导线扭 在一起，这是为什么？
找出 idt 与 Fdt 的关系）
解：(1) F BI L， Fdt BLIdt mV m 2gh 即 BL Idt BLq m 2gh ，
B
×××××× ××××××
L
m 2gh
q
BL
K
（2）m 10克，L 20厘米，h 0.30米，b 0.10特，求得q 1（库仑）
解：
B
0I 2a
(sin
1
sin
2
)
0
I
A
L
0I 2L sin
600
(cos2
cos1
)
1.73
104
(特斯拉）。
4-14 如图所示，一根宽为a的“无限长”平面载流铜板，其厚 度可以忽略，铜板中的电流为I，求铜板中心上方h处的磁感应 强度B，并讨论h>>a,h<<a两种情况，其结果说明了什么？
4-13一半径为R＝0.10米的半圆形闭合线圈，载有电流I＝10安 培，放在均匀外磁场中，磁场方向与线圈平面平行，磁感应强 度 B=5.0x103高斯。（1）求线圈的磁矩P；（2）求线圈所受磁 力矩的大小和方向；（3）在此力矩作用下线圈转90o（即转到线 圈平面与B垂直），求力矩作功。
大学电磁学教案精品课程
课程名称：电磁学适用对象：物理、电子、通信等相关专业本科生教学目标：1. 使学生全面掌握电磁场与电磁波的基本理论、基本概念和基本规律。
2. 培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生的科学素养和创新能力。
教学重点：1. 电磁场与电磁波的基本理论。
2. 电磁场方程的推导与应用。
3. 电磁波的产生、传播与特性。
教学难点：1. 电磁场方程的推导。
2. 电磁波在复杂介质中的传播。
3. 电磁波在工程中的应用。
教学内容：一、第一章：电磁场基本概念1. 电磁场的定义及性质。
2. 矢量分析。
3. 电场强度、磁场强度及电位移、磁感应强度的概念。
二、第二章：静电场1. 静电场的电荷分布。
2. 静电场方程的推导。
3. 静电场的边值问题。
三、第三章：恒定磁场1. 恒定磁场的产生。
2. 磁场强度及磁感应强度的概念。
3. 恒定磁场方程的推导。
四、第四章：电磁感应1. 电磁感应现象及法拉第电磁感应定律。
2. 电磁感应的动生电动势。
3. 电磁感应的应用。
五、第五章：时变电磁场1. 时变电磁场的产生。
2. 电磁场方程的推导。
3. 电磁波的传播。
六、第六章：平面电磁波1. 平面电磁波的基本特性。
2. 平面电磁波在均匀介质中的传播。
3. 平面电磁波在非均匀介质中的传播。
七、第七章：导行电磁波1. 导行电磁波的产生。
2. 导行电磁波的传输特性。
3. 导行电磁波的应用。
教学方法和手段：1. 采用课堂讲授、习题课、实验课等多种教学形式，提高学生的综合能力。
2. 结合多媒体教学手段，提高教学效果。
3. 引导学生参与课堂讨论，培养学生的创新思维。
教学评价：1. 平时成绩：包括课堂出勤、课堂表现、作业完成情况等。
2. 期中考试：检验学生对电磁学基本理论、基本概念和基本规律的掌握程度。
3. 期末考试：全面检验学生对电磁学的综合应用能力。
教学进度安排：第1-2周：第一章电磁场基本概念第3-4周：第二章静电场第5-6周：第三章恒定磁场第7-8周：第四章电磁感应第9-10周：第五章时变电磁场第11-12周：第六章平面电磁波第13-14周：第七章导行电磁波本教案旨在为学生提供一套系统、全面的电磁学知识体系，通过理论教学与实践相结合的方式，培养学生的实际应用能力和创新精神。
电磁学第二版课后习题答案
电磁学第二版课后习题答案电磁学是物理学中的重要分支，研究电荷和电流的相互作用以及电磁场的产生和传播。
对于学习电磁学的学生来说，课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
本文将对《电磁学第二版》课后习题进行一些解答和讨论，帮助读者更好地理解电磁学的概念和应用。
第一章：电荷和电场1. 问题：两个等量的正电荷之间的相互作用力是多少？答案：根据库仑定律，两个等量的正电荷之间的相互作用力等于它们之间的电荷量的平方乘以一个常数k，即F = kq1q2/r^2。
2. 问题：电场是什么？如何计算电场强度？答案：电场是指电荷周围的一种物理量，它描述了电荷对其他电荷的作用力。
电场强度E可以通过电场力F除以测试电荷q得到，即E = F/q。
第二章：静电场1. 问题：什么是电势能？如何计算电势能？答案：电势能是指电荷在电场中由于位置变化而具有的能量。
电势能可以通过电荷q乘以电势差V得到，即U = qV。
2. 问题：什么是电势差？如何计算电势差？答案：电势差是指单位正电荷从一个点移动到另一个点时所做的功。
电势差可以通过电场力F乘以移动距离d得到，即V = Fd。
第三章：电流和电阻1. 问题：什么是电流？如何计算电流？答案：电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流可以通过电荷量Q除以时间t得到，即I = Q/t。
2. 问题：什么是电阻？如何计算电阻？答案：电阻是指导体中电流流动受到的阻碍程度。
电阻可以通过电压V除以电流I得到，即R = V/I。
第四章：电路和电源1. 问题：什么是电路？如何计算电路中的电流和电压？答案：电路是指由电源、导线和电器元件组成的路径，用于电流的传输和电能的转换。
电路中的电流可以通过欧姆定律计算，即I = V/R，其中V为电压，R 为电阻。
2. 问题：什么是直流电源？什么是交流电源？答案：直流电源是指电流方向保持不变的电源，如电池。
交流电源是指电流方向周期性变化的电源，如交流发电机。
通过以上的解答和讨论，我们对电磁学的基本概念和计算方法有了更深入的了解。
大学物理学 清华 张三慧 电磁学4-5章习题课
3.掌握有导体存在时的电场分布的计算。 计算有导体存在时的静电场分布的基本依据： ①导体静电平衡条件； ②电荷守恒定律； ③高斯定理。
4.理解电位移矢量 D 的定义。
D 0E P
对各向同性电介质： P 0 (r 1)E D 0 r E Pn '
1 2 3 4 0 20 20 20 20
P
高斯定理得 2 3 0
1 2 3 4
1
4
qA qB 2S
2
3
qA qB 2S
16 半径为R的均匀带电球体，电量为Q，在球体 中开一直径通道（设此通道极细不影响电场分 布），在球体外距离球心r处有一带同种电荷、 电量为q的点电荷沿通道方向朝球心运动，试计 算该点电荷至少应具有多大的初动能才能到达球 心。（设带电球体内、外介电常数都是 ）
带电，试求相联后导体球所带电量q。
O R1 R2
r
解：设导体球带电q，取无穷远处为电势零点，
则 导体球电势
内球壳电势：
U0
q
4 0r
U1
Q1 q
4 0 R1
Q2
4 0 R2
二者等电势，即
q Q1 q Q2
4 0r 4 0 R1 4 0 R2
解得
q r(R2Q1 R1Q2 ) R2 (R1 r)
(1 1 )D
r
作半球形高斯面 S 如图：
铜球 R
S
r
高斯定理
S D dS D 2 r 2 Q下
D
Q下
2 r 2
电磁学课件：4_1电磁介质
取一任意闭合曲面S
以曲面的外法线方向n为正
极化强度矢量P经整个闭合面S的通量等于 因极化穿出该闭合面的极化电荷总量q’
根据电荷守恒定律，穿出S的极化电荷等 于S面内净余的等量异号极化电荷－q’
P d S q' q'
S
穿出S面
S内
普遍规律
均匀介质：介质性质不随空间变化
可以证明
进去=出来——闭合面内不出现净电荷 ‘＝0
有作用？
物质固有的电 磁结构
场
物质
自由电荷：宏观移动 束缚电荷：极化
磁介质:磁化
电介质
物质具有电结构 当物质处于静电场中
场对物质的作用：对物质中的带电粒子作用 物质对场的响应：物质中的带电粒子对电场力的作用
的响应
导体、半导体和绝缘体有着不同的固有电结构
不同的物质会对电场作出不同的响应，产生不同的后 果，——在静电场中具有各自的特性。 • 导体中存在着大量的自由电子——静电平衡 • 绝缘体中的自由电子非常稀少——极化 • 半导体中的参与导电的粒子数目介于两者之间。
dS上的极化电荷 dS R2 sindd
dq' 'dS P cosdS PR2 cos sindd
dEo '
1
4 0
dq' R2
P
4 0
cos
s in dd
对称性分析：
退极化场由面元指向O（如图）
只有沿z轴电分量未被抵消，且与P相反
dE'z
dE'o
cos(
)
P
4
0
cos2
s in dd
介质中一点的 P(宏观量 )
P lim p分子 V 0 V
电磁学 (王楚 李椿 周乐柱 著) 北京大学出版社 课后答案 第四章 课后答案【khdaw_lxywyl】
2 1 1 2 1
da
r R1
R2
做半径为 r 的圆环，
2 rB(r ) 0 I 0 B(r )
课
ww
w.
（2）
r R2
R2
B(r )ds
0
R1
0
R I 0 I 0 r 0 0 ldr ldr 2 R 2 R1 2 r
d
0 0
(d r0 )
两根导线在该环路上产生的磁感应通量相同，所以，总磁感应通量是
案 网
(d r0 )
r R1
应用安培环路定理
2 rB (r ) 0
R2 r R1
I0 Ir r 2 B(r ) 0 0 2 2 R1 2 R1
kh
0 I 0 2 r
da
课
后 答
N B 1.5 102 2.4 104 m 1 7 l 0 I 2 10
w.
N l
案 网
螺线管内的磁场是均匀的，取长度为 l 的螺线管，做一矩形环路，长为 l ，一边在螺线管内， 一边在螺线管外， 有
co
4.4 (1) -2A (2) -2A
m
0 I 0l R2 ln 2 R1
co
m
0 I 0 2
I0
方向由 右手定则确定。
L
4.3 这时有
0 (r R1 ) I B (r ) 0 0 ( R1 r R2 ) 2 r 0 (r R2 )
4.5
Bl 0 IN n
（N 为l长度内的匝数） B 0 I
2 RB 0 n1 I B
高二物理电磁学及选修课程安排
高二物理电磁学及选修课程安排一、学习模式：1第一步先看教材（学校没发教材的可以找助教获取电子版教材）；2然后听视频A，听课的时候在我们发的资料书上要记笔记；3动手做视频B的题目，不懂的地方看视频B的评讲，或者群里面提问。
强调一下：学习物理一定不要光看、还得动手笔记和练习。
如果没有资料书光看视频或者直播，不出3周、你课堂里学的内容残留不到10%。
没有资料书和答疑的物理学习，基本是浪费时间。
二、难度要求:步子小，节奏快，多回合。
第一次学习不用走太远。
你可以用这节课的公式和定理来做资源手册上的练习。
难题可以留到下学期。
三、时间安排：【电场】2-7讲：2天（综合性问题寒假可以不学）；【电学实验】37-64讲，5天（学自己薄弱的地方，如半偏法、多用表等）；【磁场和粒子运动】27-35讲，5天（36-42讲难度较大、酌情学习）。
四、补充说明：寒假的学习状态有一个很大的特点——不能等、不能拖，放假后的头两周、收假前一周，是最有学习状态的（中间要过春节、就没有那么想学习）。
所以，尽量在自己有学习动力的时候就一鼓作气、每天连续多学点。
资料书、课程都准备好了，你可以直接报名就学。
⑵选修3-2：高考中重要考点有2个：1电磁感应综合问题、2交流电（高考一般考选择题）。
其中，电磁感应里面很多综合问题（受力问题、电路问题、功能关系问题），我的网课里面都总结了的；选修3-2：电磁感应、交流电、传感器全套课程包：一、学习模式：1第一步先看教材（学校没发教材的可以找助教获取电子版教材）；2然后听视频A，听课的时候在我们发的资料书上要记笔记；3动手做视频B的题目，不懂的地方看视频B的评讲，或者群里面提问。
强调一下：学习物理一定不要光看、还得动手笔记和练习。
如果没有资料书光看视频或者直播，不出3周、你课堂里学的内容残留不到10%。
没有资料书和答疑的物理学习，基本是浪费时间。
二、难度要求:步子小，节奏快，多回合。
第一次学习不用走太远。
大学电磁学课件44电源电动势
D Ⅰ3
U AB I1R1 1 I1r1 I2R2 2 I2r2 3 I2r3
ε
四.闭合电路的欧姆定律
由式 UAB IRi 而ri 令UAi B＝0(闭合)得:
I
Rr
关于闭合电路的欧姆定律应注意以下几点：
(1)当R→∞时，外电路开路，I＝0，此时电路上没有
电流；当R＝0时，外电路短路，I＝ε/r，由于一般r很
定义：非静电场强为单位正电荷所受的非静电力。用EK表
示,则
EK
FK
q
在电源内部，EK的方向由电源的负极指向正极，对一确 定的电源，EK的大小保持不变。
普遍的欧姆定律的微分形式:
在电源的外部只有静电场Ｅ；在电源内部，除了
有静电场Ｅ之外，还有非静电场强EK ， EK的方向与 Ｅ的方向相反。因此，普遍的欧姆定律的微分形式
小，I很大，所以极易烧毁电源，应注意避免发生这种
情况。
(2)电源两端的电压UAB 称作路端电压，它是电源
向电路提供能量(也称为放电)时的电压,UAB ＝IR ＝
ε-Ir 。
(4)如果一个闭合电路含有多个电源，则先取一绕
行方向,并假设电流强度方向,然后按上述规定的符号
法则便可得
I
R r
该式就是闭合电路欧姆定律的普遍形式。
AK FK dl q EK dl
(电源内)
（电源内）
AK q
EK
（电源内）
dl（电动势定义的数学表达式）
以后我们会遇到在整个闭合回路上都有非静电 力的情形(例如第六章2.3节中讲的感生电动)。这 时无法区分“电源内部”和“电源外部”，我们 就说整个闭合回路的电动势为
l EK dl
U12 V1－V2 IR
2020年高中物理竞赛—电磁学A版-03稳恒电流(四、五、六节)(共22张PPT) 课件
3.4.1 基尔霍夫定律
鲜明，从而可以简化计算。
（1）基尔霍夫第一定律(节点电流定律,KCL)
基尔霍夫第一方程组又称节点电流方程组,它的理论基础是电流的稳恒条件。作一闭合
曲面包围电路的节点，根据稳恒条件式(3.6),汇流于节点的电流强度为0。如果我们规定：
流向节点的电流强度前面写减号，从节点流出的电流强度前面写加号，则汇于节点的各支
到高的电位降落为负，则沿回路环绕一周，电位降落的代数和为0。用关系式表示为
(Uk ) 0
具体确定电阻(包括内阻)上电位降落的正负号要看回路的绕行方向与电流方向的关系：电
流方向与绕行方向相同为正，相反为负；确定(理想)电源上电位降落的正、负号要看绕行
方向与电源极性的关系：从正极到负极看上去电位降落为正，从负极到正极看去为负。故
R1 R3 0
R3
R1
R2 0
g R3
R4 0 (R1R4 R2 R3 )
R1 R3 0
从式(3.51)和(3.53)可以看出，当
(3.53)
R1R4 R2 R3 0
(3.54)
时,g 0, Ig 0, 式(3.54)就是我们在3.2节中得到的电桥平衡条件。那里证明了它是必要条件，这里证
从经典电子论来看，汤姆孙效应可这样 理解：金属中的自由电子好象气体一样，当 温度不均匀时会产生热扩散。这种热扩散作 用，可等效地看成是一种非静电力，它在棒 内形成一定的电动势(称为汤姆孙电动势)， 外加电流通过金属棒时，若其方向与非静电力一致，这相当于电池放电，自由电子将不断 从外界吸热，热能转化为电能。若电流方向与非静电力相反，则相当于电池充电，电能转 化为热能，向外释放出来。
并分别使它们的两端维持不同的温度 T1、T2 时，式(3.64)表 明，汤姆孙电动势的大小只与金属材料和两端的温度有关，
第4次课(1.3麦克斯韦方程组)
P dS
S
dS
（注意正电荷位于体元内部与积分面元反向）
由于介质是电中性的，这量也等于V内净余的负电荷。即有
V
P dV
S
P dS
V
P dV
V
S
P dS
S
P dS P dV
1)、在电介质内部有沿电场方向的电偶极矩。
2)、在ΔV内可能出现净余的正电或负电，即出现宏观的束缚
电荷（极化电荷） 。
因此在讨论介质的极化现象时，就不再分两类来讨论。 极化介质的微观模型：可见把已经极化的介质看作是大量电偶 极子的集合，每个电偶极子具有一定的电矩，即分子电矩 ， p 各分子电矩在不同程度上沿电场方向排列。
磁场是无源有旋场，磁力线是闭的。
§1.3 麦克斯韦方程组 Maxwell’s equations
Maxwell’s equations 是建立在 Coulomb’s law,
Ampere’s law, Faraday’s electromagnetic induction law 这几个实验定律的基础之上的。 1、法拉弟定律（Faraday’s law) 主要论述：变化磁场产生电场。
这就是Lorentz力，它也是电磁现象的基本规律之一。
对于电流元，有 而磁场力
Idl JdV
dF Idl B JdV B
如果把它写成力密度的形式，则有
fe E ,
从而得到
fm J B
f E J B ( E v B)
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Q
原点O ra r q0 a
r dl r cos dl rdr
dA q0Q 4 0 r
2
Qq 0 r F q0E 3 3 4 0 r 4 0 r q0Q r d l dA F dl 3 4 0 r
2
y
E
8 0 L
P
o
x
L L
dx
x
EP
1
L2(Lr) 0
dx
4 0 ( r x )
2
图18-6 y
4 0
(
1 L r
1 r
r
)
r r
L 2
x dx
EP 0
EP 0
P
L r L r
x
r
L 2
EP 0
L 2
r x
19－3. 真空中有一半径为R、总电量 Q ( Q 0 )的均匀带电圆环。 一根不带电、两端开口的玻璃管与环同轴放置，在管内距离环心 x处由静止开始释放一个质量为m、电量为 q(q<0) 的带电小球。 求（1）忽略摩擦等一切阻力，写出小球的运动方程； （2）计算 x R 条件下的近似解，并判断小球的运动特点。 （3）若 q 0 小球释放后如何运动？
1
2
1 o
,
E
2
2
2 o
2
+ ++ ++ ++ E1 ++ + + E2 + C x
E
A
1
o
2
2
1
i
i
E
o
2
B
2
1
EC
o
2
2
i
带电平板电容 器间的场强
EB
当 1 = - 2 =
E A EC 0
二、场强环路定理 L1 q0
静电场是保守场
b
L2
静电力在整个闭合路径上所做的功为：
A
LБайду номын сангаас L 2
F dl q0
b
L1 L 2
E dl
a b
a
q0
b
a
E d l q0
E d l
q0 a q0 E dl 0
对于无限大带电体的场，选有限远处一确定点为电势零点。 ●电势能是系统量,它属于试验电荷和电场组成的整个系统。 ●不能直接描述某一给定点处电场的性质。
2、电势 定义 a 点的电势
U
a
Wa q0
a
E dl
(U
0)
表示：静电场中某点a的电势在数值上等于单位正电荷放在 该点处时系统的电势能。也等于把单位正电荷从a处移到0电 势（无限远）处，电场力所做的功。 说明： ★电势是标量，但相对于零点有正有负； ★在国际单位制中，电势的单位是J/C，称为伏特 ★电势零点的选取是任意的，零点不同电势值不同 对有限电荷分布 ， 常取 U 0 对无限大电荷分布，可指定场中某一点电势为零。 在实际问题中，常选地球、机壳、公共线为零势。
沿r方向
( R1 r
3 2
3 0
(r a) 3 3 R2 R1 r EP ( 2 ) 2 3 0 r (r a) r
R2
3 2
)
沿r方向
例： 求半径为R，电荷分布为 电场分布。 选球面为高斯面
0 ( 1
r R
)
的带电球体的
R Or
解：电荷分布具有球对称性，电场也是球对称的。
o
板外电场为 0 。
例：均匀带电体，体密度为，O1与O2间距离为a, 求（1）空 腔内任一点的场？（2）O1O2延长线上距O1为r的P点处的场强。
E
3 0
r1
O1
O2
r
r2
E1 r1 3 0
E2 r2 3 0
E
E E1 E 2 r1 r2 3 0 3 0
d
2
0 简谐振动
m g qE mR
dt
2
0
2
18－3. 一均匀带电直线，长为L。电荷线密度为 ( 0 ) ， 求： （1）P点的电场强度；（2）带电直线上各点电场的方向的变化 情况。
E （1） P
L 0
dx
4 0 ( L x )
E ds E d s 0
高斯面上待求的场强只有一个值 （可以提出积分号）。
E d s E
d
s
典型静电场：
均匀带电球面
0
r
2
R
R
E
Q 4 o r
r
Qr
均匀带电球体
E
4
o
R
3
r
r
R
E
3 0
r
Q 4
o
r
2
R
r
2
)4 r d r 4 0 (
2
1 3
r
3
1 4R
4 ) r
E
q in 4 0 r
3
2
0 (
2
4R
) / 0 ( r R )
E 0R
/ 12 0r
( r R )
例：(1) 点电荷Q位于立方体中心,求通过面ABCD的电
通量为多少? (2) 点电荷Q位于立方体的一个顶点处,求通过面ABCD
b E d l q0 E d l 0
a
q0 E dl 0
E dl 0
场强环路定理
L
表述：在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分（也称电 场强度的环流）等于零。 注：场强环流为零是保守力场的一个判剧。 斯托克斯 Stokes 公式：
解：圆环轴线上的电场
E Qx 4 0 ( R x )
2 2 3 2
R
x
o
Q
q, m
x
（1） qE ma m
m d x dt
2 2
d x dt
2
2
当 x R 时 .
0
qQ x 4 0 ( R
0
2
x )
2
3 2
m
dx dt
2
q 4
0
R
3
x 0
s
E ds
3.高斯定理： 定理的表述：真空中的任何静电场内，通过任意封闭曲面 的电通量等于曲面内所包围的电荷电量的代数和除以真空 介电常数。
E d S
qi
内
0
（1）高斯定律中的 ，总电场，是高斯面内、外全 部电荷激发的 ; 而 q内只是对高斯面内的电荷求和。
E dS
V
E
1
Q
1
0
0
dV
V
0
E d iv E
E的散度
高斯定理的微分形式更深刻地反映了静电场和场源电 荷之间的关系
7.3 一、电场力的功
场强环路定理
E Qr
电势
静止点电荷产生的场：
rb
dr
b
θ dl F q0 E
（3）当 q
时，受排斥力，向远处运动。
三、高斯定理的微分形式
梯度算符
i j k x y z
V A A
2 2
标量的梯度 矢量的散度 矢量的旋度
矢量算符 拉普拉斯算符
2 2
x
y
2 2
z
标量算符
高斯公式
dr
A
b
F dl
Qq0 40
a
r b
dr r
2
ra
Qq0 1 b 1 Qq0 1 4 0 rr r r 4 0 a b a
r
——只与起始位置有关，而与路径无关。
点电荷系产生的场：
b q 1 ri b q2 qi a
A q0E d l a b q 0 ( E 1 E 2 ... E n ) d l
b
a
ri
dl q0
Ei
q0
i
q0 (
a i
b
n
Ei) d l
qi 4 0 ( 1 ria 1 rib )
b a
3 0 a 方向由O 指向O 1 2
3 0
O1O2
腔内是均匀电场
（2）O1O2延长线上距O1为r的P点处的场强。
R1
O1
E1
Q1 4 0 r Q2
2
R1 0r
3
2
O2 R 2
P E 2
R2
3 2
4 0 (r a)