西北工业大学《大学物理上中下册》pptch8
合集下载
西北工业大学《大学物理上中下册》pptch6
Acd pc (Vd Vc ) pa (Vd Vc )
1.0 105 (6.0 103 4.0 103 ) 200J
cd 过程内能的变化
m 3 3 E R(Td Tc ) pa (Vd Vc ) M mol 2 2
3 1.0 105 (6.0 10 3 4.0 10 3 ) 300J 2
对于理想气体
m i E RT M mol 2
---- 温度的单值函数
当状态变化时，内能的变化为 m i ΔE R(T2 T1 ) ---- 与过程无关 M mol 2
§6.2 热力学第一定律
主要内容：
1. 热力学第一定律 2. 热力学第一定律对理想气体准静态过程的应 用
等体过程，定体摩尔热容 等压过程 ，定压摩尔热容 等温过程
V2
p p1 1( p1 ,V1 )
2( p2 ,V2 )
p2
系统从外界吸收的热量
Q A（等温摩尔热容CT =？）
o V 1
V2 V
例 质量一定的单原子理想气体开始时压力为3.039×105Pa，体
积10-3m3，先等压膨胀至体积为2×10-3m3 ，再等温膨胀至体
积为3×10-3m3，最后被等体冷却到压力为1.013×105Pa 。 求 气体在全过程中内能的变化，所作的功和吸收的热量。 解 内能是状态的函数，与过程无关 m i R(Td Ta ) E Ed Ea M mol 2 i ( pdVd paVa ) 2 ab等压过程作功
约280年前，有位德国博士奥尔菲留斯发明了一个“永动机” —自动轮。 最后骗局被博士先生的女仆揭穿了。原来这间安放自动轮的房子里修了 一个夹壁墙，只要有人在夹壁墙内牵动绳子，轮子就会转。轮子不是 “永动”的，而是“人动”的。
机械原理_西北工业大学第七版CH08
对心曲柄滑块机构有曲柄的条件： ① 连架杆长度≤连杆的长度； ② 连架杆为最短杆。
平面四杆机构的基本知识(3/5)
2.急回运动和行程速比系数 （1）急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于 摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动。 （2）行程速比系数K v2 180° ＋θ K= v = 1 180° －θ 结论 当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性； 且θ 角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。 例8-5 牛头刨床机构 例8-6 对心曲柄滑块机构 例8-7 偏置曲柄滑块机构
平面四杆机构的设计(6/6)
（3）按给定的行程速比系数设计四杆机构 例8-18 曲柄摇杆机构 例8-19 曲柄滑块机构 例8-20 摆动导杆机构 4. 用实验法设计四杆机构
（1）按两连架杆的多对对应位置设计 （2）按预定的轨迹设计
§8-5 多杆机构
1.多杆机构的功用 （1）取得有利的传动角 （2）获得较大的机械利益
1.四杆机构的类型 （1）基本型式 曲柄摇杆机构 铰链四杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
平行四边形机构 逆平行四边形机构
等腰梯形机构
（2）演化形式 其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化 而来的，其演化方法有：
1）改变构件的形状及运动尺寸 2）改变运动副的尺寸
平面四杆机构的类型和应用(2/2)
§8-4 平面四杆机构的设计
1. 连杆机构设计的基本问题 连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的型式， 确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连 续条件等。 （1）满足预定的运动规律的要求
例8-13 流量指示机构 例8-14 牛头刨床机构 （又称实现函数的问题)； 即满足两连架杆预定的对应位置要求 满足给定行程速比系数K的要求等。 （2）满足预定的连杆位置要求 即要求连杆能占据一系列预定位置 （又称刚体导引问题）。 例8-15 小型电炉炉门的开闭机构
大学物理力学PPT课件
即
r
位矢：
r x i y j z k
o
模：
| r| x2y2z2
kz
p
x
i
方向余弦：co s x,co s y,cos z
r
r
r
位矢单位：m
二、位移(displacement)
t时刻，
r1 这r1(称t) 为质点的运动方程，
在运动方程中把t消去可得到质点的轨道方程。
tt r2r2( tt)
dx dl 两边对时间t 求导数, 得 2x 2l
dt dt d l u绞车拉动纤绳的速率, 纤绳随时间在缩
dt
短, 故 d l 0 ; d x v 是小船向岸边移动的速率。
dt
dt
l
22
x h
负号表示小船速
v u
u
x
x 度沿x 轴反方向。
小船向岸边移
d2x dv u2h2
a
动的加速度为
解：（1）由题意可得速度矢量为：
vd rd x(t)id y(t)j i 1tj
d t d t d t
2
所以t =3s时质点的速度为： v(3)i1.5j
（2）由运动方程 x(t) t和2 y(t)(1/4)t22
消去t 可得轨迹方程为： y 1 x2 x 3 4
由此可知该质点的运动轨迹为抛物线。
四、加速度(acceleration)
t
例1：通过绞车拉动湖中小船拉向岸边, 如图。如 果绞车以恒定的速率u拉动纤绳, 绞车定滑轮离水面 的高度为h, 求小船向岸边移动的速度和加速度。
解：以绞车定滑轮处为坐标原点, x 轴水平向
右, y 轴竖直向下, 如图所示。
2024版大学物理PPT完整全套教学课件pptx
科里奥利力的概念
在非惯性系中，当物体相对于非 惯性系有相对运动时，会受到科 里奥利力的作用，其方向垂直于 物体相对运动方向和非惯性系的 角速度方向。
04
动量守恒定律和能量守恒 定律
动量守恒定律
定律表述
一个系统不受外力或所受合外力为零， 则系统的总动量保持不变。
适用范围
适用于宏观低速物体，也适用于微观高 速粒子；既适用于单个物体，也适用于 多个物体组成的系统。
大学物理涉及的知识面很广，包括力学、热 学、电磁学、光学、原子物理学等，因此要 拓宽知识面，掌握不同领域的知识。
02
质点运动学
质点运动的描述
01
位置矢量与位移
02
位置矢量的定义和性质
03
位移的计算方法和物理意义
质点运动的描述
加速度的定义、种类和计 算
速度的定义、种类和计算
速度与加速度
01
03 02
03
观察和实验
物理学是一门以实验为基础的自然科学， 观察和实验是物理学的基本研究方法，通 过实验可以验证物理假说和理论，发现新 的物理现象和规律。
建立理想模型
理想模型是物理学中经常采用的一种研究 方法，它忽略了次要因素，突出了主要因 素，使物理问题得到简化。
数学方法
数学是物理学的重要工具，通过数学方法 可以精确地描述物理现象和规律，推导物 理公式和定理。
03
动能定理的应用
用于解决刚体定轴转动中的功能 转换问题，如计算外力对刚体所 做的功、求解刚体的角速度等。
06
机械振动和机械波
简谐振动
简谐振动的定义和基本概 念
阐述简谐振动是物体在一定位置附近做周期性 的往返运动，介绍振幅、周期、频率等基本概 念。
西北工业大学《大学物理上中下册》pptch15-1
cos 0
I I1 I 2
cos 0 I I1 I 2
叠加引起了光强在空间重新分布---(相干叠加)
第13章 光的干涉
§13.1 光的相干叠加
r1 r 2 Δ (1 2 )t ( ) 2 1 2 1 2
二. 光波的相干条件
什么样的两束光 能产生干涉？
相 干 光 条 件
Δφ在某一点上 保持不变
①频率相同；
②光矢量振动方向平行； ③具有恒定的初相差。
第13章 光的干涉 §13.1 光的相干叠加
三. 光程与光程差
1. 光程的概念
程
第13章 光的干涉
§13.1 光的相干叠加
相位差 与介质中的波长相关, 对于同相光源( 1 2 ),如图所 示的两光束在相遇点的相位差:
可见光七彩颜色的波长和频率范围
光色 红 橙 黄 绿
波长(nm) 760~622 622~597 597~577 577~492
频率(Hz)
中心波长
(nm)
青
兰 紫
492~470
470~455 455~400
3.9 1014 ~ 4.8 1014 4.8 1014 ~ 5.0 1014 5.0 1014 ~ 5.4 1014 5.4 1014 ~ 6.1 1014 6.1 1014 ~ 6.4 1014 6.4 1014 ~ 6.6 1014 6.6 1014 ~ 7.5 1014
第13章 光的干涉
§13.1 光的相干叠加
3.用光程差表示干涉加强、减弱条件
2 k 2 2k 1 2
四. 相干光的获得
1.热光源发光微观机制的特点
大学物理教学课件1-第5章.ppt
1）各点的角位移、角速度、角加速度相同。 2）各点的线位移、线速度、线加速度不同。 刚体上任一点作圆周运动的规律代表了刚体定轴转动的规律。 平面运动：也称为滚动 。
视为车轮轴在垂直轴方向的平动和绕车轮轴的转动的叠加。
二、刚体定轴转动的角量描述 定轴转动只有两个转动方向。 规定沿 ox 轴逆时针转动为正方向，反之为负方向。
•
当t = 2s 时 a n 0 .1 (1 2 2 2 )2 2.3 4 (m 02 )/s
at 0.12 4 24.8(m2)/s
2）加速度与半径成450时有 tg45at /an1
即 1.44t42.4t
t0.55 s ( 舍去 t = 0 和 t = - 0.55 )
此时砂轮的角位置： (24t3)240.535 2.6(7rad
1R4 1m R2
2
2
例题5-4 求长为L、质量为m 的均匀细棒对图中不同轴的 转动惯量。
解 1）取A 点为坐标原点。在距A 点为x 处取dm= λdx 。
d Jx 2d m x 2 d x A
JA
Lx2dxm2L
0
3
A
2）取C 点为坐标原点。
在距C 点为x 处取dm 。
xd m
L
C xd m
1 t2
2
0 t
2
2 0
2 (
0)
A
角量与线量的关系：
s r , v r
at r , an r 2
y
P•
r
•P
O
S
•
a r 2 4
线速度与角 速度之间的矢量关系为:
v r
o r
A
x
v
例题5-1一半径为R = 0.1m 的砂轮作定轴转动，其角位置随时
视为车轮轴在垂直轴方向的平动和绕车轮轴的转动的叠加。
二、刚体定轴转动的角量描述 定轴转动只有两个转动方向。 规定沿 ox 轴逆时针转动为正方向，反之为负方向。
•
当t = 2s 时 a n 0 .1 (1 2 2 2 )2 2.3 4 (m 02 )/s
at 0.12 4 24.8(m2)/s
2）加速度与半径成450时有 tg45at /an1
即 1.44t42.4t
t0.55 s ( 舍去 t = 0 和 t = - 0.55 )
此时砂轮的角位置： (24t3)240.535 2.6(7rad
1R4 1m R2
2
2
例题5-4 求长为L、质量为m 的均匀细棒对图中不同轴的 转动惯量。
解 1）取A 点为坐标原点。在距A 点为x 处取dm= λdx 。
d Jx 2d m x 2 d x A
JA
Lx2dxm2L
0
3
A
2）取C 点为坐标原点。
在距C 点为x 处取dm 。
xd m
L
C xd m
1 t2
2
0 t
2
2 0
2 (
0)
A
角量与线量的关系：
s r , v r
at r , an r 2
y
P•
r
•P
O
S
•
a r 2 4
线速度与角 速度之间的矢量关系为:
v r
o r
A
x
v
例题5-1一半径为R = 0.1m 的砂轮作定轴转动，其角位置随时
西北工业大学《大学物理上中下册》pptch9
B
(1) 无限长直导线 1 0
2
B
0 I
2a
I
方向：右螺旋法则
(2) 任意形状直导线
B1 0
B2
0 I
4a
2
(cos 900 cos1800 )
P
r
a
I 1
0 I
4a
B
例 有一半径为R的圆线圈，通有电流I 求 轴线上一点 P 的磁感应强度 解 dB
4 r2
O
dB
大小： dB
方向：右螺旋法则
Idl
r
L
P
讨论
(1) 注意 dB 的方向 ——右手法则
例： P
dB
P
Idl
dB
Idl
P
dB 0
dB
P
Idl
Idl
dB
P'
(2) 对任意一段有限电流，其产生的磁感应强度
0 Idl er B dB 4π r 2
磁感应强度有各种定义方法，除上述方法外，我们还可以 用运动电荷在磁场中的受力来定义。
§9.2 毕奥－萨伐尔定律
主要内容：
1. 毕奥－萨伐尔定律 2. 毕奥－萨伐尔定律应用举例 • 载流直导线的磁场 • 载流圆线圈轴线上的磁场 • 绕轴旋转的带电圆盘轴线上的磁场和圆盘的磁矩
• 载流螺线管轴线上的磁场
解
q / R 2
dq 2rdr rdr
dI
x O R
P dB
2π
dq
dB
0 r 2dI
2(r x )
2 2 3/ 2
大学物理PPT(力学部分)
(3)
FN1cos m2 g m2 (a2sin )
(4)
且
FN' 1 FN1
(5)
解以上方程组，可得
a1
m2 m1
gsincos m2sin 2
a2
(m1 m2 )gsin m1 m2sin 2
(2) 设沿水平方向给劈施加力F，且木块与劈以相同的加速 度a沿水平方向运动，方向如图所示。
解 受力如图所示 建立自然坐标
列方程
mgcos m dv (1)
dt
Байду номын сангаас
FN
mgsin
mv 2 R
(2)
R
A
en
FN
mg
et
变量代换
dv dt
dv d d dt
dv d
v dv
R d
分离变量 vdv Rgcos d
利用初始条件，积分
v
0 vdv 0 Rgcos d
即
1v 2 Rgsin
即
v
v
2 0
2gR
2 gR 2 x
所以
v0 2gR 11.2km s1 （第二宇宙速度）
例 如图所示，质量为m的小球与劲度系数为k的轻弹簧构成弹 簧振子系统。开始时，弹簧处于原长，小球静止，现以恒
力F向右拉小球，设小球与水平面间的摩擦系数为。
求 小球向右运动的最大距离。
k
y
mF
x
O
FN
m Fr Fe
2
由此可得
v 2Rgsin
R
A
en
FN
mg
et
由(2)式有
FN
mgsin
m 2Rgsin
西北工业大学《大学物理上》课件-第八章 静电场
Chap作te者r：8杨茂静田电场
Chapter 8. 静电场
§8.1 电荷和库仑定律 §8.2 电场与电场强度 §8.3 电通量 高斯定理 §8.4 电势能与电势 §8.5 电势与电场强度的关系
Chapter 8. 静电场 §8. 1 电荷和库仑定律
§8. 1 电荷和库仑定律
·2 ·
Chapter 8. 静电场 §8. 1 电荷和库仑定律
取元：
·27 ·
Chapter 8. 静电场 §8. 2 电场与电场强度
课外练习 均匀带电园柱体，半径 R，长 L，电荷体密 度为 ρ ，求轴线上距离其一侧为 a 的 p 点电场强度。
提示 建立坐标系、取元如图所示。
答案：
·28 ·
Chapter 8. 静电场 §8. 2 电场与电场强度
1. 电场强度：
电通量：通过某面积的电场
线条数。
定义：面元矢量
S
·35 ·
Chapter 8. 静电场
§8. 3 电通量 高斯定理
对闭合曲面：
( 单位：V ·m-1 )
说明
☻若
，穿出的电场
线条数 > 穿入的电场线
条数；
☻若 ，穿出的电场线
S
条数=穿入的电场线条数；
☻若 ，穿出的电场线条数 < 穿入的电场线条数；
§8. 3 电通量 高斯定理
☻
只与 S 内净余电荷有关，与 S 外电荷无关。
但此处的 ，即高斯面上的电场强度，不仅与面内
电荷有关，而且还与面外的电荷有关。
例
：不变 !
缓慢移动
：变 !
☻ 若 S 内电荷为连续分布，设电荷体密度为 ρ ，则：
为有源场！
·43 ·
Chapter 8. 静电场
§8.1 电荷和库仑定律 §8.2 电场与电场强度 §8.3 电通量 高斯定理 §8.4 电势能与电势 §8.5 电势与电场强度的关系
Chapter 8. 静电场 §8. 1 电荷和库仑定律
§8. 1 电荷和库仑定律
·2 ·
Chapter 8. 静电场 §8. 1 电荷和库仑定律
取元：
·27 ·
Chapter 8. 静电场 §8. 2 电场与电场强度
课外练习 均匀带电园柱体，半径 R，长 L，电荷体密 度为 ρ ，求轴线上距离其一侧为 a 的 p 点电场强度。
提示 建立坐标系、取元如图所示。
答案：
·28 ·
Chapter 8. 静电场 §8. 2 电场与电场强度
1. 电场强度：
电通量：通过某面积的电场
线条数。
定义：面元矢量
S
·35 ·
Chapter 8. 静电场
§8. 3 电通量 高斯定理
对闭合曲面：
( 单位：V ·m-1 )
说明
☻若
，穿出的电场
线条数 > 穿入的电场线
条数；
☻若 ，穿出的电场线
S
条数=穿入的电场线条数；
☻若 ，穿出的电场线条数 < 穿入的电场线条数；
§8. 3 电通量 高斯定理
☻
只与 S 内净余电荷有关，与 S 外电荷无关。
但此处的 ，即高斯面上的电场强度，不仅与面内
电荷有关，而且还与面外的电荷有关。
例
：不变 !
缓慢移动
：变 !
☻ 若 S 内电荷为连续分布，设电荷体密度为 ρ ，则：
为有源场！
·43 ·
西北工业大学物理课件14电磁学8
(2) 电磁阻尼
导体在磁场中运动时, 由于其内部感应电流的磁场总是 阻碍引起感生电流的原因, 故导体的运动急剧减缓−−磁 场阻碍导体运动.
§10.2 动生电动势与感生电动势
法拉第电磁感应定律和楞次定律总结了电磁感应 现象的基本规律和定量关系, 但并未给出其物理本质. 磁通量变化为什么会产生感生电动势或感生电流？
大学物理电子教案
西北工业大学应用物理系
第10章 电磁感应
若描述电磁场的物理量随时间变化, 那末电场与磁 场紧密联系在一起, 其独立性随之消失.
首先, 法拉第通过实验发现: 变化的磁场会激发电 场—电磁感应现象.
其次, 麦克斯韦在理论上预言: 变化的电场同样会激 发磁场, 并预言了电磁波的存在.
Ii
Ii
N
N
图中蓝色虚线箭头是感应电流产生的磁感应曲线.
楞次定律 (表述1): 闭合回路中感应电流的磁场总是反 抗引起感应电流的磁通量变化.
N
N
磁铁离开线圈时磁通量减小, 意味着感应电流产生向下的 磁感应线, 它反抗原磁通量的 减小. 由右手定则可确定出感 应电流的方向.
磁铁接近线圈时磁通量增加, 意味着感应电流产生向上的 磁感应线, 它阻碍原磁通量的 增加. 由右手定则同样可确定 出感应电流的方向.
(3) 并非在磁场中运动的导体都会产生动生电动势. 若
导体沿磁场方向运动, 则不会产生电动势.
(4)
动生电动势的方向由 vr
r B 确定.
在电源内部, 电流是从低电势(负极)流向高电势(正极)
—— 电动势;
在电源外部, 电流是从高电势(正极)流向低电势(负极)
—— 电势;
U
U
U
(西工大)大学物理课件：刚体力学
第28页，共62页。
(3) 它与刚体的质量和质量分布有关.
(4) 它符合加法结合律和交换律——和的转动惯
量等于转动惯量的和.
Ic I
(5) 转动惯量的平行轴定律:
I Ic md 2
(6) 规则刚体相对于对称轴的转动 惯量可直接计算求得, 其它不规则 刚体的转动惯量一般由实验测定.
m d
第29页，共62页。
某一特定转轴转过的角度为.
z
o
x
特征: (1)角位移 是相对于某一特定转轴而言 的. (2) 瞬时角位移 d 符合矢量运算法则.
第7页，共62页。
角速度: 大小为在某一时刻 t 附
近的单位时间间隔内, 刚体上任
z
一点角位移的大小; 其方向在转
轴方位, 可用右手螺旋法则确定 .
o
d
y
lim k d k
R r sin
方向: 由 r 和 F 的右手螺旋法则确定.
特性: 力矩是矢量.
第27页，共62页。
3. 转动惯量
定义:
I miri2 r2dm r2dV i
特性: (1) 转动惯量是标量, 它是反映刚体转动 惯性大小的物理量.
(2) 它是相对于某一特定转轴而言的. 转
轴不同, 同一物体的转动惯量则不同.
x
N
T1 T2
B
T2
A
y
f
m2 g
m1g
T1
T2 f m2a2
m2g N 0
f
N
m1g T1 m1a1
第42页，共62页。
由牛顿力学有
Fi fi Δmiai
对所有质量元求和有 Fi fi miai
i
i
西北工业大学《大学物理下》课件-第十三章 机械振动
谐振子
振动动能：
振动势能：
·37 ·
Chapter 13. 机械振动 §13. 3 简谐振动的能量
振动总能量： t = 0 时：
注意： ▲ 谐振子的振动势能不一定等于其弹性势能； ▲ 谐振子的振动总能量不一定等于其机械能；
·38 ·
Chapter 13. 机械振动
二、势能、能量曲线
§13. 3 简谐振动的能量
对作小角度摆动的单摆:
例 若单摆最大摆角为5°，起始状态 如图， 则由旋转矢量图可知：
·28 ·
Chapter 13. 机械振动 §13. 2 常见的简谐振动 阻尼振动
4. 水中浮块：
忽略水的阻力，设：
木块：
；水：
平衡时：
x 处所受合力：
作简谐振动！
·29 ·
Chapter 13. 机械振动 §13. 2 常见的简谐振动 阻尼振动
若t = 0 时按住木块恰使其完 全浸在水中，在由静止释放，则：
·30 ·
Chapter 13. 机械振动 §13. 2 常见的简谐振动 阻尼振动
三、阻尼振动 *
阻尼振动：振幅随时间而减小的振动。 在粘性的介质中，物体速度较小时，阻力有下列关系：
( C 为阻力常数 )
·31 ·
Chapter 13. 机械振动 §13. 2 常见的简谐振动 阻尼振动
有关。
·51 ·
(1) 当
Chapter 13. 机械振动 §13. 4 简谐振动的合成
时，
若
，则 图中
质点运动方向：
顺时针运动！
：逆时针运动！
·52 ·
(2) 当
Chapter 13. 机械振动 §13. 4 简谐振动的合成
西北工业大学《大学物理上》课件-第十二章电磁感应
∙49∙
Chapter 12. 电磁感应 作者§：12杨. 4茂自田感与互感
例 求半径为 r 间距为 a 的两根∞通以等量反向电流的平 行直导线间单位长度上的自感。 解 设通以电流 I，则在 r～a－r 间：
∙50∙
Chapter 12. 电磁感应 作者§：12杨. 4茂自田感与互感
单位长度上自感系数为： 若 a>>r，则：
☻若回路电阻为R，则 t1~ t2 时间内流过导体某截面的
电量大小为：
☻若回路是由N匝线圈串接而成的，则：
其中
称为磁通链。
∙14∙
Chapter 12. 电磁感应 §12作. 1者电：磁杨感茂应田现象及电磁感应定律
例 长度 l=1m截面积 S=1cm2直螺线管上绕有N1=1200匝 导线，通以直流电 I=2A。其外绕有 N2=200匝、电阻 R=100Ω的线圈。当螺线管中的电流反向时通过冲击电流 计G的电量。 解 长直螺线管内的磁感强度：
∙33∙
Chapter 12. 电磁感应 作§者12：. 3杨感茂生田电场与感生电动势
一、感生电场及其性质
但
感生电场的电场线：
在只有感应电场存在的 空间，感应电场为无源 场，则感生电场的电场 线为一系列不相交的闭 合曲线！
（变化的柱形磁场）
∙34∙
Chapter 12. 电磁感应 作§者12：. 3杨感茂生田电场与感生电动势
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
Chapter 12. 电磁感应
§12.1 电磁感应现象及电磁感应定律 §12.2 动生电动势 §12.3 感生电场与感生电动势 §12.4 自感与互感 §12.5 磁场能量 §12.6 位移电流 Maxwell方程组
Chapter 12. 电磁感应 作者§：12杨. 4茂自田感与互感
例 求半径为 r 间距为 a 的两根∞通以等量反向电流的平 行直导线间单位长度上的自感。 解 设通以电流 I，则在 r～a－r 间：
∙50∙
Chapter 12. 电磁感应 作者§：12杨. 4茂自田感与互感
单位长度上自感系数为： 若 a>>r，则：
☻若回路电阻为R，则 t1~ t2 时间内流过导体某截面的
电量大小为：
☻若回路是由N匝线圈串接而成的，则：
其中
称为磁通链。
∙14∙
Chapter 12. 电磁感应 §12作. 1者电：磁杨感茂应田现象及电磁感应定律
例 长度 l=1m截面积 S=1cm2直螺线管上绕有N1=1200匝 导线，通以直流电 I=2A。其外绕有 N2=200匝、电阻 R=100Ω的线圈。当螺线管中的电流反向时通过冲击电流 计G的电量。 解 长直螺线管内的磁感强度：
∙33∙
Chapter 12. 电磁感应 作§者12：. 3杨感茂生田电场与感生电动势
一、感生电场及其性质
但
感生电场的电场线：
在只有感应电场存在的 空间，感应电场为无源 场，则感生电场的电场 线为一系列不相交的闭 合曲线！
（变化的柱形磁场）
∙34∙
Chapter 12. 电磁感应 作§者12：. 3杨感茂生田电场与感生电动势
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
Chapter 12. 电磁感应
§12.1 电磁感应现象及电磁感应定律 §12.2 动生电动势 §12.3 感生电场与感生电动势 §12.4 自感与互感 §12.5 磁场能量 §12.6 位移电流 Maxwell方程组
西北工业大学《大学物理上中下册》pptch2
FN 1
O
y
m1
x
a1
m1 g
FN
m1
1 FN
a2
m2
m2 g
对劈m1有
' FN 1sin m1a1 ' FN FN 1cos m1 g 0
(1) (2) (3) (4) (5)
对木块m2有
FN 1sin m2 (a2cos a1 ) FN 1cos m2 g m2 (a2sin )
到其它物体的作用迫使它改变这种状态为止。
牛顿运动定律中的物体指的是质点或作平动的物体。 牛顿第一定律提出了两个重要概念。
• 惯性 —— 物体的固有属性（惯性定律） • 力 —— 使物体改变运动状态的原因 质点处于静止或匀速直线运动状态时：
Fi 0
—— 静力学基本方程
第二定律： 物体受合力作用时，它的动量将发生变化。某 时刻物体动量对时间的变化率等于该时刻作用 在质点上的合力。即 dp F F dt dp mv m为常量时，牛顿第二定律可表示为 dt
F21
F12
成对性 —— 物体之间的作用是相互的；
一致性 —— 作用力与反作用力性质一致；
同时性 —— 相互作用之间是相互依存，同生同灭。
2.1.2 力学中常见的几种力
1. 力学中的常见力
万有引力：任意两个质点之间的相互吸引力
万有引力的大小 万有引力常量
m1m2 F G 2 r
b b b
B
FT 2
m
FN
F2
F2
A
B
(1) 质量忽略不计的轻绳， 绳中各点处的张力相等；
O
y
m1
x
a1
m1 g
FN
m1
1 FN
a2
m2
m2 g
对劈m1有
' FN 1sin m1a1 ' FN FN 1cos m1 g 0
(1) (2) (3) (4) (5)
对木块m2有
FN 1sin m2 (a2cos a1 ) FN 1cos m2 g m2 (a2sin )
到其它物体的作用迫使它改变这种状态为止。
牛顿运动定律中的物体指的是质点或作平动的物体。 牛顿第一定律提出了两个重要概念。
• 惯性 —— 物体的固有属性（惯性定律） • 力 —— 使物体改变运动状态的原因 质点处于静止或匀速直线运动状态时：
Fi 0
—— 静力学基本方程
第二定律： 物体受合力作用时，它的动量将发生变化。某 时刻物体动量对时间的变化率等于该时刻作用 在质点上的合力。即 dp F F dt dp mv m为常量时，牛顿第二定律可表示为 dt
F21
F12
成对性 —— 物体之间的作用是相互的；
一致性 —— 作用力与反作用力性质一致；
同时性 —— 相互作用之间是相互依存，同生同灭。
2.1.2 力学中常见的几种力
1. 力学中的常见力
万有引力：任意两个质点之间的相互吸引力
万有引力的大小 万有引力常量
m1m2 F G 2 r
b b b
B
FT 2
m
FN
F2
F2
A
B
(1) 质量忽略不计的轻绳， 绳中各点处的张力相等；
西北工业大学物理课件8电磁学2
qb L
4 0 Rb
(r
Ra )
U
a
讨论:
(1) Wa>Wb, Aab>0. 电场力做正功, 电势能减小.
(2) Wa<Wb, Aab<0. 电场力做负功, 电势能增加, 即外力克服电场力做功.
(3) 上述定义式只给出了电势能的差值, 其电势 能的绝对值和参考点的选取有关.
(4) 电势能是场源电荷与试验电荷组成的电荷体 系所共有的, 不属于任一电荷.
R
r E
drr
r E
drr
P
P
R
带电球面内部场强为
r E=0
故 P点在球内时
r r
q
U E dr
R
4 0 R
它和球面上的电势相等, 且与 P点在球内的具体
位置无关.
R
o
U
q
4 0 R
0
q
4 0 r
R
U U
= =
q 4πε0 R
q
(r < R) (r R)
位置有关, 而与试验电荷的路径无关—静电场力
是保守力, 静电场是保守力场.
A
r
Ñ qE
drr
0
推论1: 在闭合回路中移动电荷, 静电场力做功为0.
r
Ñ qE
drr
0
推论2: 电场强度沿闭合回路的曲线积分为零—— 静电场的重要特性.
2. 电势能
静电场力做功与试验电荷的路径无关, 可以引 入一与位置相关的函数—电势能.
Q
4 0
r
西北工业大学物理课件27热学1
3. 理想气体状态方程
一定质量的理想气体, 其状态IP1,V1,T1和状
态 IIP2,V2,T2 间存在关系式
P1 V1 P2 V2 C
T1
T2
常数C由标准状态 P0,V0,T0 确定: C
P0 1.013105 Pa=1 标准大气压
P0 V0 T0
T0 273.15K
平衡态 状态参量 理想气体状态方程
§5.2 平衡态与理想气体状态方程
1. 平衡态 平衡态是指系统与外界不交换能量, 且系统内 部亦没有任何形式的能量转换. 平衡态的特征: 微观上运动不息, 宏观上稳定不 变——动态平衡. 状态变化过程: 系统与外界有能量交换或外界 对系统做功时, 其状态必然发生变化.
vr y
vr
y
A2
a
r
vx A1
vz
zx
z
x
§5.3 理想气体压强和温度的统计意义
分子a与A1面发生弹性碰撞, 由动量原理知A1 面施加给分子a的作用力满足动量定律.
f Δt =（ m vx） m vx = 2m vx
f 2m vx
t
则分子a施加给A1面的作用力为
1mmHg = 1.333102 Pa
§5.2 平衡态与理想气体状态方程
理想气体分子模型 1. 气体分子的大小可忽略不计; 2. 气体分子在运动过程中遵守牛顿运动定律, 且在碰撞时可视作弹性小球;
3. 气体分子间距离很大, 除碰撞瞬间外, 相互 间无力的作用; 又因分子的动能远大于在重力 场中的势能, 所以分子所受重力忽略不计.
The PowerPoint for College Physics
大学物理电子教案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
导体内部任意一点的电场强度都为零；
E内 0
推论 (1)导体静电平衡时是一个等势体， 导体的表面是一个等势面。
E内 0
(2)导体表面上任意一点的电场强度方向垂直于该处导体表面。
E表面 导体表面
8.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 1. 当带电导体处于静电平衡状 态时，导体内部处处没有净 电荷存在，电荷只能分布在 导体表面上。
求 (1) 各表面上的电荷分布；
B
(2) 电场强度分布； (3) 电势分布及球A与球壳B的电势差。 解 (1) 电量分布
球 A： 根据对称性，电量均匀分布在 球 A 的表面上，电量为q。 外表面的电量为: Q +q 。
A R 1
q
R2 R3
球壳 B： 由于静电感应，球壳B内表面的电量为：-q ；
整个系统相当于在真空中的三个均匀带电的球面。
8.2.2 电介质极化 • 电介质分子电结构
+
p
+
有极分子
p ql
-
无极分子
• 无外电场时（由于热运动）
无
极 分 子
有
极 分 子
整体对外不显电性。
• 加外电场后
-
p
+
E0
极化电荷'
无 极 分 子 位移极化
有 极 分 子
F
p
-
+
F E0
-
E0 E E E E0 E
q 0 q E S S
+
d 正方向
没有介质的部分： 0
有介质的部分： 0 r 极板的电势差：
q E0 0S E q
0 r S
E0
r
t
q t U E0 (d t ) Et ( d t ) 0S r 0S q 电容： C U (d t ) t r 介质充满极板： q 0 r S td C U d
1 q q qQ V1 ( ) 4 π 0 R1 R2 R3 1 q q qQ V2 ( ) 4 π 0 r R2 R3 qQ V3 4 π 0 R3 qQ V4 4 π 0 r
球A与球壳B的电势差为
(r R1 ) ( R1 r R2 )
( R2 r R3 )
qA
1 2 3
qB 4
1S 2 S q A , 3 S 4 S q B ① 1 2 3 4
1 2 3 4 EA 0 B 2 0 2 0 2 0 2 0 A d 1 2 3 4 EB 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0
D E
q0 D E 高斯定理 S D E D ds
S
D dS q
S内
f
D 0 r E
①电位移通量只与自由电荷有关,而与束缚电 荷无关.
②介质中的高斯定理是高斯定理的普遍形式 (对真空 1 D E)
( R3 r )
q 1 1 V1 V3 ( ) 4 π 0 R1 R2
R2 R3
U AB
§8.2 静电场中的电介质
主要内容：
1. 静电场中的电介质
2. 电介质极化
3. 极化电荷面密度
8.2.1 静电场中的电介质
电介质：绝缘体 (电阻率超过108 W· m)
(置于电场中的)电介质
S
E ds
i
q
i
i
1 E ds ( q0 q)
S
i
i
0
在具体应用时，束缚电荷很难直接求出。如何避 开束缚电荷求电场强度？ 由极化强度矢量与束缚电荷的关系有： P ds q
1 E ds
S
S
0
1 P ds q0
r
0
③ E ----基本量;
D----辅助量
例.一平板电容器，极板面积为A两板的距离
d，现将一厚度为t（t < d）相对电介常数为r的 介质放入此电容器中，求其场强分布和板间电 势差。 解：取圆柱形高斯面，利用介质中的高斯定 t 理有： - + - + - + D d s q + 0 S D - + S - + - + E E 0 DS q0 - + - + - + D E - +
S
0
1 E ds
S
0
1 P ds q0
S
0
( 0E P) ds q0
S
若令： 则有：
D 0E P
D ds q0
S
称为电位移矢量。
电介质中的高斯定理：电位移矢量的通量等于 闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。
第8章
静电场中的导体和电介质
性能优良的合成绝缘子
§8.1 静电场中的导体
主要内容：
1. 导体的静电平衡条件
2. 静电平衡时导体上的电荷分布
3. 静电感应与静电屏蔽
8.1.1 导体的静电平衡条件
静电平衡 导体内部和表面上任何一部分都没有电荷的宏观定向运动， 我们称这时导体处于静电平衡状态。 导体静电平衡的条件
+-+ -
+ - - + +
-+
+
-+
-+
- - --
-- + +
--
- ++ + + + + + -+ + -+ +
例 两块等面积的金属平板 ，分别带电荷qA和qB ，平板面积均 为S，两板间距为d，且满足面积的线度远大于d。
求 静电平衡时两金属板各表面上的电荷面密度。 解 如图示，设4个表面的电荷面密度分别 为q1、q2、 q3和q4 ， 由电荷守恒，得 在两板内分别取任意两点A和B，则
R2
R1
R0
Q
r
εr 1 εr 2
D dS q 0 i
S i
Q 4 πr D 0
2
( R0 r ) (r R0 )
Q D 4 πr 2 0
E E0 E
-
E
E0
+ + + ++ + + +
③在介质内，未被抵消的电偶极矩用极化强度矢量来 表征：
V
P lim
P分子 V
V 0
单位：
C m2
极化强度矢量：等于单位体积内电偶极矩的矢量和， 它是电介质在外场作用下极化程度的度量。 极化强度矢量与束缚电荷的关系：
电场
+Q
实验结论
U
U0
r
E
E0
+++++++++++++++
r
----------------------
介质中电场减弱。
名 称
电介质 的相对 电容率 干燥空气 乙醇 石英玻璃 云母
-Q
εr
1.000 59 26 4.2 6
名 称
聚丙烯 蒸馏水 变压器油 钛酸钡
εr
3.3 81 2.4 103 ─ 104
E0
E
• 静电屏蔽 （腔内、腔外的场互不影响）
在外电场的作用下，导体中出现电荷重新分布。
空腔导体腔内有带电体
无论空腔导体是否带电，是否处于电场中： ①导体内表面感应等量异号电荷。 ②整个导体的带电量应遵守电荷守恒定律。 ③外表面的电荷分布与腔内带电体及其位置无关，只与外电场和外 表面的形状有关； ④空腔导体接地，外表面的电荷分布除了满足静电平衡条件，还必 须使导体为0电势体。
R
Q
r q
R
r
r
4 R R R R 0 4 0 R
2
1 Q UR 4 0 R
U U
R
R r
r R R 1 r
1
尖 端 放 电
B A C
A B C
8.1.3 静电感应与静电屏蔽
静电感应
E0
E0
E E0 E 0
(2) 电场强度分布 由高斯定理及静电平衡条件，得 B
Q A R 1 4 3 2 1 q
E1 0
E2 q 4 π 0 r
2
(r R1 ) ( R1 r R2 )
( R2 r R3 )
( R3 r )
R2 R3
E3 0 qQ E4 4 π 0 r 2
(3) 电势分布
S A d B S
1 4 0
2 3 q / S
电荷只分布在两板的内侧面，外侧面不带电。
例 半径为R1 的金属球A带电为q (>0)，在它外面有一同心放置 的金属球壳B，其内外半径分别为R2 和 R3 , 带电为 Q (>0)。 如图所示，当此系统达到静电平衡时， Q
S S
1 4 , 2 3
代入①，得
qA 1 2 3
qB 4
q A qB 1 4 2S q A qB 2 3 2S