大学物理竞赛-电磁学
大学物理竞赛电磁感应部分必做习题
电磁感应部分基本要求：1、掌握法拉第电磁感应定律，会用法拉第电磁感应定律求电动势；2、掌握动生电动势计算公式并会用该公式求相关习题；3、掌握感生电动势计算公式，会求两种类型的感生电动势；4、掌握自感、互感的定义，会求自感、互感系数以及自感、互感电动势；5、掌握通电线圈的储能公式，磁场能量计算公式，会计算无限长载流圆柱面、体限定区域内的能量；6、了解真空中麦克斯韦方程组中每个方程的物理意义；7、掌握平面电磁波的性质、能量密度及能流密度公式。
相关习题：一、计算题1．如图所示，一根很长的直导线载有交变电流0i I sin t ω=，它旁边有一长方形线圈ABCD ，长为l ，宽为b a -，线圈和导线在同一平面内，求：(1)穿过回路ABCD 的磁通量m Φ；（2）互感系数；(3)回路ABCD 中的感应电动势。
2．一长直载充导线，电流强度I=10A ，有另一变长L=0.2m 金属棒AB ，在载流导线的平面内以2m ·5-1的速度平行于导线运动。
如图所示：棒的一端离导线a=0.1m ，求运动导线中的电动势εAB ，哪点电势高？ACDlbia3.如图，长度为R 的均匀导体棒OA 绕O 点以角速度ω转动，均匀磁场B 的方向与转动平面垂直。
试求棒中动生电动势的大小并说明方向。
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯A O ωB4．长直导线与矩形单匝线圈共面放置，导线与线圈的长边平行，矩形线圈的边长分别为a 、b ，它到直导线的距离为c （如图所示），当矩形线圈中通有电流t I I ωsin 0=时，求直导线中的感应电动势。
5．一圆环形线圈a 由1N 匝细线绕成，截面积半径为r ，放在另一个匝数为2N ，半径为R 的圆环形线圈b的中心，其中R r >>，两线圈同轴，求（1）两线圈的互感系数M ；（2）当线圈a 中的电流以dI dt变化时，求线圈b 中的感生电动势（习题16.13）。
6.一无限长直导线，截面各处的电流密度相等，电流为I 。
物理竞赛之电磁学
大学物理竞赛—电磁学题目训练知识点罗列1、电场和磁场的计算2、电能和磁能的计算3、有电解质和磁介质存在的情况4、电容器的电容和螺线管的自感互感5、静电场力和磁场力的计算6、动生电动势和感生电动势的计算例1：如图，两边为电导率很大的导体，中间两层是电导率分别为和的均匀导电介质，它们的厚度分别为d 1和d 2，导体的横截面积为S ，流过的电流为I 。
求：（1）两层导电介质中的电场强度；（2）每层导电介质两端的电势差。
1σ2σ12σσ12d d IISIjE σσ==SIE 11σ=SIE 22σ=SId d E U 11111σ==SId d E U 22222σ==解：（1）由欧姆定律的微分形式，有：于是：（2）根据电势的定义可得：解：例2一半径为的半球形电极埋在大地里，大地视为均匀的导电介质，其电导率为，求接地电阻。
rI1r 2r 跨步电压若通有电流I ，求半径为，两个球面的电压。
1r 2r σr 2d 1d 22rrr R R r rσπσπ∞∞===⎰⎰221112212d 111d ()22r r r r r R R r r r σπσπ===-⎰⎰12121211()2I V V IR r r σπ-==-211212111d ()2r r V V E r r r σπ-==-⎰另一种解法：j Eσ=22I j rπ=22I E rπσ⇒=rI1r 2r例3 两根长直导线沿半径方向引到铁环上A 、B 两点，并与很远的电源相连，如图所示。
求：环中心的磁感应强度。
A BI I OABI OI l 21l 21⎰B I 10d l m π40r 2=1l 1解：==I 1I 2R 2R 1l 2l 1=B =B 1B 2⎰B I 20d l m π40r 2=2l 2I l =I 21l 21其他几种变化：AoB:0=B O 处环心IO R⎪⎭⎫⎝⎛-=πI m 11200R B IO R⎪⎭⎫⎝⎛+=πI m 11200R B1IIabco2≠B12IIoab=B12abcdoII=B例4 半径为R 的木球上绕有细导线，所绕线圈很紧密，相邻的线圈彼此平行地靠着，以单层盖住半个球面，共有N 匝。
大学物理电磁学题库及答案
一、选择题：（每题3分）1、均匀磁场的磁感强度B垂直于半径为r 的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S ，则通过S 面的磁通量的大小为 (A) 2r 2B ． (B) r 2B ．(C) 0． (D) 无法确定的量． ［ B ］2、在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n与B 的夹角为 ，则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为 (A) r 2B ． (B) 2r 2B ． (C) -r 2B sin ． (D) -r 2B cos ． ［ D ］3、有一个圆形回路1及一个正方形回路2，圆直径和正方形的边长相等，二者中通有大小相等的电流，它们在各自中心产生的磁感强度的大小之比B 1 / B 2为 (A) ． (B) ．(C) ． (D) ． ［ C ］4、如图所示，电流从a 点分两路通过对称的圆环形分路，汇合于b 点．若ca 、bd 都沿环的径向，则在环形分路的环心处的磁感强度(A) 方向垂直环形分路所在平面且指向纸内．(B) 方向垂直环形分路所在平面且指向纸外．(C) 方向在环形分路所在平面，且指向b ． (D) 方向在环形分路所在平面内，且指向a ． (E) 为零． ［ E ］5、通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状，则P ，Q ，O 各点磁感强度的大小B P ，B Q ，B O 间的关系为： (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O ． (C) B Q > B O > B P ． (D) B O > B Q > B P ．［ D ］6、边长为l 的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方形共面)，在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为 (A) 01=B ，02=B ． (B) 01=B ，l IB π=0222μ．(C) l IB π=0122μ，02=B ．(D) l I B π=0122μ,lIB π=0222μ．［ ］7、在真空中有一根半径为R 的半圆形细导线，流过的电流为I ，则圆心处的磁感强度为n Bα Sc Id b aa I I I a aa a 2a I P Q O aIB 1I B 12a b c dI(A)R140πμ． (B)R 120πμ． (C) 0． (D) R140μ． ［ ］8、一个电流元l Id 位于直角坐标系原点 ，电流沿z 轴方向 ，点P (x ，y ，z )的磁感强度沿x 轴的分量是：(A) 0． (B) 2/32220)/(d )4/(z y x l Iy ++π-μ． (C) 2/32220)/(d )4/(z y x l Ix ++π-μ．(D) )/(d )4/(2220z y x l Iy ++π-μ． ［ ］9、电流I 由长直导线1沿垂直bc 边方向经a 点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，再由b 点沿垂直ac 边方向流出，经长直导线2返回电源(如图)．若载流直导线1、2和三角形框中的电流在框中心O 点产生的磁感强度分别用1B、2B 和3B 表示，则O 点的磁感强度大小(A) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B，B 3 = 0．(C) B ≠ 0，因为虽然B 3= 0，但021≠+B B.(D) B ≠ 0，因为虽然021=+B B，但B 3≠ 0． ［ ］10、电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一电阻均匀的圆环，再由b 点沿切向从圆环流出，经长导线2返回电源(如图)．已知直导线上电流强度为I ，圆环的半径为R ，且a 、b 与圆心O 三点在同一直线上．设直电流1、2及圆环电流分别在O 点产生的磁感强度为1B、2B 及3B ，则O 点的磁感强度的大小 (B) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为021=+B B，B 3 = 0．(C) B ≠ 0，因为虽然B 1 = B 3 = 0，但B 2≠ 0． (D) B ≠ 0，因为虽然B 1 = B 2 = 0，但B 3≠ 0．(E) B ≠ 0，因为虽然B 2 = B 3 = 0，但B 1≠ 0． ［ ］11、电流I 由长直导线1沿垂直bc 边方向经a 点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，再由b 点流出，经长直导线2沿cb 延长线方向返回电源(如图)．若载流直导线1、2和三角形框中的电流在框中心O 点产生的磁感强度分别用1B、2B 和3B 表示，则O 点的磁感强度大小(C) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B，B 3 = 0．(C) B ≠ 0，因为虽然B 3 = 0、B 1= 0，但B 2≠ 0．(D) B ≠ 0，因为虽然021≠+B B，但3B ≠ 0． ［ ］12、电流由长直导线1沿平行bc 边方向经过a 点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，由b 点流出，经长直导线2沿cb 延长线方向返回电源(如图)．已知直导线上的电流为I ，三角框的每一边长为l ．若载流导线1、2和三角框中的电流在三角框中心O 点产生的磁感强度分别用1B、2B 和3B 表示，则O 点的磁感强度大小(A) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为021=+B B，B 3= 0．(C) B ≠0，因为虽然021=+B B，但B 3≠ 0．(D) B ≠0，因为虽然B 3= 0，但021≠+B B． ［ ］13、电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一电阻均匀的圆环，再由b 点沿半径方向流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上电流为I ，圆环的半径为R ，且a 、b 与圆心O 三点在一直线上．若载流直导线1、2和圆环中的电流在O 点产生的磁感强度分别用1B、2B 和3B 表示，则O 点磁感强度的大小为(D) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B，B 3 = 0．(C) B ≠ 0，因为虽然021=+B B，但B 3≠ 0．(D) B ≠ 0，因为虽然B 3 = 0，但021≠+B B． ［ ］14、电流由长直导线1沿切向经a 点流入一个电阻均匀的圆环，再由b 点沿切向从圆环流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上电流强度为I ，圆环的半径为R ，且a 、b 和圆心O 在同一直线上．设长直载流导线1、2和圆环中的电流分别在O 点产生的磁感强度为1B、2B 、3B ，则圆心处磁感强度的大小(E) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B ，B 3 = 0． (C) B ≠ 0，因为B 1≠ 0、B 2≠ 0，B 3≠ 0．(D) B ≠ 0，因为虽然B 3 = 0，但021≠+B B． ［ ］15、电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环，再由b 点沿半径方向从圆环流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上电流强度为I ，∠aOb =30°．若长直导线1、2和圆环中的电流在圆心O 点产生的磁感强度分别用1B、2B 、3B 表示，则圆心O 点的磁感强度大小 (F) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B，B 3 = 0．(C) B ≠ 0，因为虽然B 3= 0，但021≠+B B．(D) B ≠ 0，因为B 3≠ 0，021≠+B B，所以0321≠++B B B ． ［ ］16、如图所示，电流由长直导线1沿ab 边方向经a 点流入由电阻均匀的导线构成的正方形框，由c 点沿dc 方向流出，经长直导线2返回电源．设载流导线1、2和正方形框中的电流在框中心O 点产生的磁感强度分别用1B 、2B 、3B 表示，则O 点的磁感强度大小 (A) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0． (B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B．B 3 = 0(C) B ≠ 0，因为虽然021=+B B，但B 3≠ 0．(D) B ≠ 0，因为虽然B 3= 0，但021≠+B B． ［ ］17、 如图所示，电流I 由长直导线1经a 点流入由电阻均匀的导线构成的正方形线框，由b 点流出，经长直导线2返回电源(导线1、2的延长线均通过O 点)．设载流导线1、2和正方形线框中的电流在框中心O 点产生的磁感强度分别用 1B、2B 、3B 表示，则O 点的磁感强度大小 (A) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0．(B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0、B 3≠ 0，但0321=++B B B．(C) B ≠ 0，因为虽然021=+B B，但B 3≠ 0．(D) B ≠ 0，因为虽然B 3= 0，但021≠+B B． ［ ］18、在一平面内，有两条垂直交叉但相互绝缘的导线，流过每条导线的电流i 的大小相等，其方向如图所示．问哪些区域中有某些点的磁感强度B 可能为零 (A) 仅在象限Ⅰ． (B) 仅在象限Ⅱ． (C) 仅在象限Ⅰ，Ⅲ． (D) 仅在象限Ⅰ，Ⅳ．(E) 仅在象限Ⅱ，Ⅳ． ［ ］19、如图，边长为a 的正方形的四个角上固定有四个电荷均为q 的点电荷．此正方形以角速度绕AC 轴旋转时，在中心O 点产生的磁感强度大小为B 1；此正方形同样以角速度绕过O 点垂直于正方形平面的轴旋转时，在O 点产生的磁感强度的大小为B 2，则B 1与B 2间的关系为(A) B 1 = B 2． (B) B 1 = 2B 2．(C) B 1 = 21B 2． (D) B 1 = B 2 /4． ［ ］20、边长为L 的一个导体方框上通有电流I ，则此框中心的磁感强度 (A) 与L 无关． (B) 正比于L 2． (C) 与L 成正比． (D) 与L 成反比． (E) 与I 2有关． ［ ］21、如图，流出纸面的电流为2I ，流进纸面的电流为I ，则下述各式中哪一个是正确的 (A) I l H L 2d 1=⎰⋅ ． (B) I l H L =⎰⋅2dI I ab12c d O II a b 12OⅠ ⅢⅡ Ⅳ ii C q q qq OL 2 L 1 L 3 L 42I I(C) I l H L -=⎰⋅3d ． (D) I l H L -=⎰⋅4d．［ ］22、如图，在一圆形电流I 所在的平面内，选取一个同心圆形闭合回路L ，则由安培环路定理可知(A) 0d =⎰⋅Ll B，且环路上任意一点B = 0． (B) 0d =⎰⋅Ll B，且环路上任意一点B ≠0． (C) 0d ≠⎰⋅L l B，且环路上任意一点B ≠0．(D) 0d ≠⎰⋅L l B，且环路上任意一点B =常量． ［ ］23、如图，两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出，则磁感强度B沿图中闭合路径L 的积分⎰⋅Ll B d 等于(A) I 0μ． (B) I 031μ．(C) 4/0I μ． (D) 3/20I μ． ［ ］24、若空间存在两根无限长直载流导线，空间的磁场分布就不具有简单的对称性，则该磁场分布 (A) 不能用安培环路定理来计算． (B) 可以直接用安培环路定理求出． (C) 只能用毕奥－萨伐尔定律求出．(D) 可以用安培环路定理和磁感强度的叠加原理求出． ［ ］25、取一闭合积分回路L ，使三根载流导线穿过它所围成的面．现改变三根导线之间的相互间隔，但不越出积分回路，则(A) 回路L 内的I 不变，L 上各点的B不变．(B) 回路L 内的I 不变，L 上各点的B改变．(C) 回路L 内的I 改变，L 上各点的B不变．(D) 回路L 内的I 改变，L 上各点的B改变． ［ ］26、距一根载有电流为3×104 A 的电线1 m 处的磁感强度的大小为 (A) 3×10-5 T ． (B) 6×10-3 T ． (C) ×10-2T ． (D) T ．(已知真空的磁导率0 =4×10-7 T ·m/A) ［ ］ 27、在图(a)和(b)中各有一半径相同的圆形回路L 1、L 2，圆周内有电流I 1、I 2，其分布相同，且均在真空中，但在(b)图中L 2回路外有电流I 3，P 1、P 2为两圆形回路上的对应点，则： L OIIIa bc d120°L 2P 1 P 2I 1 I 2 I 3I 1 I 2 (a)(b)⊙⊙ ⊙⊙ ⊙(A) =⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B =(B) ≠⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B , 21P P B B =． (C) =⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B ≠．(D) ≠⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B ≠． ［ ］28、如图，一个电荷为+q 、质量为m 的质点，以速度v沿x 轴射入磁感强度为B 的均匀磁场中，磁场方向垂直纸面向里，其范围从x = 0延伸到无限远，如果质点在x = 0和y = 0处进入磁场，则它将以速度v -从磁场中某一点出来，这点坐标是x = 0 和(A) qBm y v +=． (B) qB m y v 2+=． (C) qB m y v 2-=． (D) qB m y v-=． ［ ］29、一运动电荷q ，质量为m ，进入均匀磁场中，(A) 其动能改变，动量不变． (B) 其动能和动量都改变． (C)其动能不变，动量改变． (D) 其动能、动量都不变． ［ ］30、A 、B 两个电子都垂直于磁场方向射入一均匀磁场而作圆周运动．A 电子的速率是B 电子速率的两倍．设R A ，R B 分别为A 电子与B 电子的轨道半径；T A ，T B 分别为它们各自的周期．则(A) R A ∶R B =2，T A ∶T B =2． (B) R A ∶R B 21=，T A ∶T B =1．(C) R A ∶R B =1，T A ∶T B 21=． (D) R A ∶R B =2，T A ∶T B =1． ［ ］31、一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示．试问下述哪一种情况将会发生 (A) 在铜条上a 、b 两点产生一小电势差，且U a > U b ． (B) 在铜条上a 、b 两点产生一小电势差，且U a < U b ． (C) 在铜条上产生涡流． (D) 电子受到洛伦兹力而减速．］32、一电荷为q 的粒子在均匀磁场中运动，下列哪种说法是正确的 (A) 只要速度大小相同，粒子所受的洛伦兹力就相同．(B) 在速度不变的前提下，若电荷q 变为-q ，则粒子受力反向，数值不变． (C) 粒子进入磁场后，其动能和动量都不变． (D) 洛伦兹力与速度方向垂直，所以带电粒子运动的轨迹必定是圆． ［ ］×× ×33、一电子以速度v垂直地进入磁感强度为B 的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将(A) 正比于B ，反比于v 2． (B) 反比于B ，正比于v 2．(C) 正比于B ，反比于v ． (D) 反比于B ，反比于v ．［ ］34、图为四个带电粒子在O 点沿相同方向垂直于磁感线射入均匀磁场后的偏转轨迹的照片．磁场方向垂直纸面向外，轨迹所对应的四个粒子的质量相等，电荷大小也相等，则其中动能最大的带负电的粒子的轨迹是(A) Oa ． (B) Ob ．(C) Oc ． (D) Od ． ［ ］35、如图所示，在磁感强度为B的均匀磁场中，有一圆形载流导线，a 、b 、c是其上三个长度相等的电流元，则它们所受安培力大小的关系为(A) F a > F b > F c ． (B) F a < F b < F c ．(C) F b > F c > F a ． (D) F a > F c > F b ． ［ ］36、如图，长载流导线ab 和cd 相互垂直，它们相距l ，ab 固定不动，cd 能绕中点O 转动，并能靠近或离开ab ．当电流方向如图所示时，导线cd 将 (A) 顺时针转动同时离开ab ． (B) 顺时针转动同时靠近ab ． (C) 逆时针转动同时离开ab ．(D) 逆时针转动同时靠近ab ． ［ ］37、两个同心圆线圈，大圆半径为R ，通有电流I 1；小圆半径为r ，通有电流I 2，方向如图．若r << R (大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场)，当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为(A) R r I I 22210πμ． (B) R r I I 22210μ．(C) r R I I 22210πμ． (D) 0． ［ ］38、两根平行的金属线载有沿同一方向流动的电流．这两根导线将： (A) 互相吸引． (B) 互相排斥．(C) 先排斥后吸引． (D) 先吸引后排斥． ［ ］39、有一N 匝细导线绕成的平面正三角形线圈，边长为a ，通有电流I ，置于均匀外磁场B中，当线圈平面的法向与外磁场同向时，该线圈所受的磁力矩M m 值为 (A) 2/32IB Na ． (B) 4/32IB Na ． (C) ︒60sin 32IB Na ． (D) 0． ［ ］OO r R I 1I 240、有一矩形线圈AOCD ，通以如图示方向的电流I ，将它置于均匀磁场B 中，B的方向与x 轴正方向一致，线圈平面与x 轴之间的夹角为， < 90°．若AO 边在y 轴上，且线圈可绕y 轴自由转动，则线圈将(A) 转动使角减小．(B) 转动使角增大． (C) 不会发生转动．(D) 如何转动尚不能判定． ［ ］41、若一平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用，这说明： (A) 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行． (B) 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行． (C) 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直．(D) 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直．［ ］42、图示一测定水平方向匀强磁场的磁感强度B(方向见图)的实验装置．位于竖直面内且横边水平的矩形线框是一个多匝的线圈．线框挂在天平的右盘下，框的下端横边位于待测磁场中．线框没有通电时，将天平调节平衡；通电后，由于磁场对线框的作用力而破坏了天平的平衡，须在天平左盘中加砝码m 才能使天平重新平衡．若待测磁场的磁感强度增为原来的3倍，而通过线圈的电流减为原来的21，磁场和电流方向保持不变，则要使天平重新平衡，其左盘中加的砝码质量应为 (A) 6m ． (B) 3m /2． (C) 2m /3． (D) m /6．(E) 9m /2． ［ ］43、如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内，若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将 (A) 向着长直导线平移． (B) 离开长直导线平移．(C) 转动． (D) 不动． ［ ］44、四条皆垂直于纸面的载流细长直导线，每条中的电流皆为I ．这四条导线被纸面截得的断面，如图所示，它们组成了边长为2a 的正方形的四个角顶，每条导线中的电流流向亦如图所示．则在图中正方形中心点O 的磁感强度的大小为(A) I a B π=02μ． (B) I a B 2π=02μ． (C) B = 0． (D) I aB π=μ． ［ ］45、一载有电流I 的细导线分别均匀密绕在半径为R 和r 的长直圆筒上形成两个螺线管，两螺线管单位长度上的匝数相等．设R = 2r ，则两螺线管中的磁感强度大小B R 和B r 应满足：y AOCDInBαi BI 1I 2 I I II 2a2a O(A) B R = 2 B r ． (B) B R = B r ． (C) 2B R = B r ． (D) B R = 4 B r ． ［ ］46、四条平行的无限长直导线，垂直通过边长为a =20 cm 的正方形顶点，每条导线中的电流都是I =20 A ，这四条导线在正方形中心O 点产生的磁感强度为(0 =4×10-7 N ·A -2)(A) B =0． (B) B = ×10-4 T ． (C) B = ×10-4 T. (D) B =×10-4 T ． ［ ］47、有一半径为R 的单匝圆线圈，通以电流I ，若将该导线弯成匝数N = 2的平面圆线圈，导线长度不变，并通以同样的电流，则线圈中心的磁感强度和线圈的磁矩分别是原来的(A) 4倍和1/8． (B) 4倍和1/2．(C) 2倍和1/4． (D) 2倍和1/2． ［ ］48、关于稳恒电流磁场的磁场强度H，下列几种说法中哪个是正确的(A) H仅与传导电流有关．(B) 若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点的H必为零．(C) 若闭合曲线上各点H均为零，则该曲线所包围传导电流的代数和为零．(D) 以闭合曲线Ｌ为边缘的任意曲面的H通量均相等． ［ ］49、图示载流铁芯螺线管，其中哪个图画得正确(即电源的正负极，铁芯的磁性，磁力线方向相互不矛盾．)［ ］50、附图中，M 、P 、O 为由软磁材料制成的棒，三者在同一平面内，当K 闭合后，(A) M 的左端出现N 极． (B) P 的左端出现N 极． (C) O 的右端出现N 极． (D) P 的右端出现N 极． ［ ］51、如图所示的一细螺绕环，它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成，每厘米绕10匝．当导线中的电流I 为2.0 A 时，测得铁环内的磁感应强度的大小B 为 T ，则可求得铁环的相对磁导率r 为(真空磁导率0 =4×10-7 T ·m ·A -1) (A) ×102 (B) ×102(C) ×102(D) ［ ］52、磁介质有三种，用相对磁导率r表征它们各自的特性时，(A) 顺磁质r>0，抗磁质r<0，铁磁质r>>1． (B) 顺磁质r >1，抗磁质r =1，铁磁质r >>1．O a(A)SN (B)SN(C)NS (D)NS ++++----KM OμP-+(C) 顺磁质r >1，抗磁质r <1，铁磁质r>>1．(D) 顺磁质r <0，抗磁质r <1，铁磁质r >0． ［ ］53、顺磁物质的磁导率： (A) 比真空的磁导率略小． (B) 比真空的磁导率略大．(C) 远小于真空的磁导率． (D) 远大于真空的磁导率． ［ ］54、用细导线均匀密绕成长为l 、半径为a (l >> a )、总匝数为N 的螺线管，管内充满相对磁导率为r 的均匀磁介质．若线圈中载有稳恒电流I ，则管中任意一点的 (A) 磁感强度大小为B = 0 r NI ． (B) 磁感强度大小为B = r NI / l ． (C) 磁场强度大小为H = 0NI / l ．(D) 磁场强度大小为H = NI / l ． ［ ］55、一闭合正方形线圈放在均匀磁场中，绕通过其中心且与一边平行的转轴OO ′转动，转轴与磁场方向垂直，转动角速度为，如图所示．用下述哪一种办法可以使线圈中感应电流的幅值增加到原来的两倍(导线的电阻不能忽略) (A) 把线圈的匝数增加到原来的两倍． (B) 把线圈的面积增加到原来的两倍，而形状不变． (C) 把线圈切割磁力线的两条边增长到原来的两倍．(D) 把线圈的角速度增大到原来的两倍． ［ ］56、一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情况是 (A) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向平行． (B) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向垂直． (C) 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移． (D) 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移． ［ ］57、如图所示，一矩形金属线框，以速度v从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中．不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系(从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正)[ ]58、两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，并各以d I /d t 的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内(如图)，则：O BvBI O t(D)IO t (C)O t (B)I I(A) 线圈中无感应电流． (B) 线圈中感应电流为顺时针方向． (C) 线圈中感应电流为逆时针方向．(D) 线圈中感应电流方向不确定． ［ ］59、将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时(A) 铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势． (B) 铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小． (C) 铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大． (D) 两环中感应电动势相等． ［ ］60、在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流(A) 以情况Ⅰ中为最大． (B) 以情况Ⅱ中为最大．(C) 以情况Ⅲ中为最大． (D) 在情况Ⅰ和Ⅱ中相同． ［ ］61、一个圆形线环，它的一半放在一分布在方形区域的匀强磁场B中，另一半位于磁场之外，如图所示．磁场B的方向垂直指向纸内．欲使圆线环中产生逆时针方向的感应电流，应使(A) 线环向右平移． (B) 线环向上平移． (C) 线环向左平移． (D) 磁场强度减弱． ［ ］62、如图所示，一载流螺线管的旁边有一圆形线圈，欲使线圈产生图示方向的感应电流i ，下列哪一种情况可以做到(A) 载流螺线管向线圈靠近． (B) 载流螺线管离开线圈．(C) 载流螺线管中电流增大．(D) 载流螺线管中插入铁芯． ［ ］63、如图所示，闭合电路由带铁芯的螺线管，电源，滑线变阻器组成．问在下列哪一种情况下可使线圈中产生的感应电动势与原电流Ｉ的方向相反． (A) 滑线变阻器的触点A 向左滑动． (B) 滑线变阻器的触点A 向右滑动． (C) 螺线管上接点B 向左移动(忽略长螺线管的电阻)．(D) 把铁芯从螺线管中抽出． ［ ］b d b cdcd v I64、 一矩形线框长为a 宽为b ，置于均匀磁场中，线框绕OO ′轴，以匀角速度旋转(如图所示)．设t =0时，线框平面处于纸面内，则任一时刻感应电动势的大小为 (A) 2abB | cos t |． (B) abB(C)t abB ωωcos 21． (D) abB | cos t |．(E)abB | sin t |． ［ ］65、一无限长直导体薄板宽为l ，板面与z 轴垂直，板的长度方向沿y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图．整个系统放在磁感强度为B 的均匀磁场中，B的方向沿z 轴正方向．如果伏特计与导体平板均以速度v向y 轴正方向移动，则伏特计指示的电压值为(A) 0． (B) 21vBl ．(C) vBl ． (D) 2vBl ． ［ ］66、一根长度为L 的铜棒，在均匀磁场 B中以匀角速度绕通过其一端的定轴旋转着，B 的方向垂直铜棒转动的平面，如图所示．设t =0时，铜棒与Ob 成角(b 为铜棒转动的平面上的一个固定点)，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是：(A) )cos(2θωω+t B L ． (B) t B L ωωcos 212．(C) )cos(22θωω+t B L ． (D) B L 2ω．(E)B L 221ω． ［ ］67、如图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B中以速度v 移动，直导线ab 中的电动势为 (A) Blv ． (B) Blv sin ． (C) Blv cos ． (D) 0． ［ ］68、如图所示，导体棒AB 在均匀磁场B 中绕通过C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO 转动（角速度ω与B 同方向），BC 的长度为棒长的31，则(A) A 点比B 点电势高． (B) A 点与B 点电势相等．(B) A 点比B 点电势低． (D) 有稳恒电流从A 点流向B 点．[ ]69、如图所示，矩形区域为均匀稳恒磁场，半圆形闭合导线回路在纸面内绕轴O 作逆时针方向匀角速转动，O 点是圆心且恰好落在磁场的边缘上，半圆形闭合导线完全在磁场外时开始计时．图(A)—(D)的--t 函数图象中哪一条属于半圆形导线回路中产生的感应电动势O Bab ωz By lVBω L O θ blb a vαt O (A) t O (C)t O(B)tO (D) C D Oω BOO ′ BB AC［ ］70、如图所示，M 、N 为水平面内两根平行金属导轨，ab 与cd 为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线．外磁场垂直水平面向上．当外力使ab 向右平移时，cd(A) 不动． (B) 转动． (C) 向左移动． (D) 向右移动．［ ］71、有两个线圈，线圈1对线圈2的互感系数为M 21，而线圈2对线圈1的互感系数为M 12．若它们分别流过i 1和i 2的变化电流且t it i d d d d 21>，并设由i 2变化在线圈1中产生的互感电动势为12，由i 1变化在线圈2中产生的互感电动势为21，判断下述哪个论断正确． (A) M 12 = M 21，21 =12． (B) M 12≠M 21，21≠12． (C) M 12 = M 21，21 >12．(D) M 12 = M 21，21 <12． ［ ］72、已知一螺绕环的自感系数为L ．若将该螺绕环锯成两个半环式的螺线管，则两个半环螺线管的自感系数(A) 都等于L 21． (B) 有一个大于L 21，另一个小于L 21．(C) 都大于L 21． (D) 都小于L 21． ［ ］73、面积为S 和2 S 的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I ．线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用12表示，则21和12的大小关系为：(A) 21 =212． (B) 21 >12．(C) 21 =12． (D) 21 =2112．［ ］74、如图所示的电路中，A 、B 是两个完全相同的小灯泡，其内阻r >>R ，L 是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R 相等．当开关K 接通和断开时，关于灯泡A 和B 的情况下面哪一种说法正确(A) K 接通时，I A >I B ． (B) K 接通时，I A =I B ． (C) K 断开时，两灯同时熄灭．(D) K 断开时，I A =I B ． ［ ］75、用线圈的自感系数L 来表示载流线圈磁场能量的公式221LI W m =(A) 只适用于无限长密绕螺线管．(B) 只适用于单匝圆线圈．c abdNMB12S 2 SI I A B I AI Brr L, .RRK(C) 只适用于一个匝数很多，且密绕的螺绕环．(D) 适用于自感系数Ｌ一定的任意线圈． ［ ］76、两根很长的平行直导线，其间距离d 、与电源组成回路如图．已知导线上的电流为I ，两根导线的横截面的半径均为r 0．设用L 表示两导线回路单位长度的自感系数，则沿导线单位长度的空间内的总磁能W m 为(A) 221LI ．(B) 221LI ⎰∞+π-+0d π2])(2π2[2002r r r r d I r I I μμ(C) ∞． (D) 221LI 020ln 2r dI π+μ ［ ］77、真空中一根无限长直细导线上通电流I ，则距导线垂直距离为a 的空间某点处的磁能密度为(A) 200)2(21a I πμμ (B) 200)2(21a I πμμ (C) 20)2(21I a μπ (D) 200)2(21a I μμ ［ ］78、电位移矢量的时间变化率t D d /d的单位是（A ）库仑／米 2 （B ）库仑／秒（C ）安培／米 2 （D ）安培•米 2［］79、对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确． (A) 位移电流是指变化电场．(B) 位移电流是由线性变化磁场产生的． (C) 位移电流的热效应服从焦耳─楞次定律．(D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定理． ［ ］80、在感应电场中电磁感应定律可写成t l E LK d d d Φ-=⎰⋅ ，式中K E 为感应电场的电场强度．此式表明：(A) 闭合曲线L 上K E处处相等． (B) 感应电场是保守力场．(C) 感应电场的电场强度线不是闭合曲线． (D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念． ［ ］二、填空题（每题4分）81、一磁场的磁感强度为k c j b i a B++= (SI)，则通过一半径为R ，开口向z 轴正方向的半球壳表面的磁通量的大小为____________Wb ．82、真空中有一载有稳恒电流I 的细线圈，则通过包围该线圈的封闭曲面SI I d 2r 0的磁通量=__________．若通过S 面上某面元Sd 的元磁通为d，而线圈中的电流增加为2I 时,通过同一面元的元磁通为d ＇，则d ∶d ＇=_________________．83、在非均匀磁场中，有一电荷为q 的运动电荷．当电荷运动至某点时，其速率为v ，运动方向与磁场方向间的夹角为，此时测出它所受的磁力为f m ．则该运动电荷所在处的磁感强度的大小为________________．磁力f m 的方向一定垂直________________________________________________________________．84、沿着弯成直角的无限长直导线，流有电流I =10 A ．在直角所决定的平面内，距两段导线的距离都是a =20 cm 处的磁感强度B =____________________．(0 =4×10-7 N/A 2)85、在真空中，将一根无限长载流导线在一平面内弯成如图所示的形状，并通以电流I ，则圆心O 点的磁感强度B 的值为_________________．86、电流由长直导线1沿切向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环，再由b 点沿切线流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上的电流强度为I ，圆环的半径为R ，且a 、b 和圆心O 在同一直线上，则O 点的磁感强度的大小为______________．87、在真空中，电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环，再由b 点沿切向从圆环流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上的电流强度为I ，圆环半径为R ．a 、b 和圆心O 在同一直线上，则O 处的磁感强度B 的大小为__________________________．88、如图，球心位于O 点的球面，在直角坐标系xOy 和xOz 平面上的两个圆形交线上分别流有相同的电流，其流向各与y 轴和z 轴的正方向成右手螺旋关系．则由此形成的磁场在O 点的方向为________________．89、如图，两根导线沿半径方向引到铁环的上A 、A ′两点，并在很远处与电源相连，则环中心的磁感强度为____________．90、一质点带有电荷q =×10-10 C ，以速度v =×105 m ·s -1在半径为R =×10-3 m 的圆周上，作匀速圆周运动．该带电质点在轨道中心所产生的磁感强度B =__________________，该带电 质点轨道运动的磁矩p m =___________________．(0 =4×10-7 H ·m -1)IIIa Oa I1 O2a b1 O 2xyzOII A A ′O + -。
大学生物理竞赛——竞赛辅导电磁学
物理竞赛辅导——电磁学一、电磁学的主要内容 二、q 分布 E三、电势的计算四、B的计算 五、电磁感应六、电磁力、功、能一、 电磁学的主要内容 1、 研究对象2、 场方程式的意义3、 源激发场的规律4、 场对电荷的作用5、 电磁场的能量二、q 分布 EE 、D 高斯定理对称求E 、D 。
重点在对称性分析。
三、 电势的计算 1、 场的观点 2、 路的观点 四、B的计算 1． 电流 → B 2． 运动电荷 → B五、 电磁感应1、 感应电动势的计算公式2、 自感和互感3、 电路方程 六、 电磁力、功、能1、 带电粒子在电磁场中运动2、 静电力、静电能3、 安培力作功、磁能电磁学的最大特点——以场为主要的研究对象掌握静电场、稳恒磁场的各种计算 （包括场的分布及其对外作用） 熟悉电场与磁场之间的转化规律 电路元件（电容、电阻、电感）感含稳恒电场静E E E +=)(位含磁化电流传B B B +=)(麦克斯韦方程组的积分形式：一、电磁学的主要内容 1、研究对象——场、电荷2、场方程式的意义电荷 电场磁场麦克斯韦方程组的积分形式：全电流密度 t DJ J ∂∂+= 全全电流总是连续的，全电流是闭合的。
，有介质时正确⎰∑=⋅SS qS E ε内d 错误正确例：六届一、3⎰∑=⋅SS qS E ε内d 不成立（1）要明确定理的意义和适用范围仅适用于电荷以“平方反比律”激发的场。
E线不能闭合，可以引电势例：二届一、612,0 dBR R dt>>比较a,b 两点电势？整个回路2d d LSB dB E l S r t dt επ∂=⋅=-⋅=-∂⎰⎰感 12I R R ε=+，等效电路图12112()22()ab R R U IR R R εε-=-+=+120ab R R U >∴>,若12R R =,此时谈a,b 两点电势没有意义。
R 1R 2ab仅适用于场源电流闭合的情况。
有限长直导线，上式成立？（2）定理的应用不限于对称求E 、B电势简化B通量计算例：一届二、4试判断能否产生一个磁感应强度 r r f B)(=形式的磁场？解：作一半径为0r 的同心球面S ，用反证法4)( ˆd )(d 200≠=⋅=⋅⎰⎰r r r f r S r r f S B ssπ这违反B的高斯定理。
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一、电磁学的主要内容
二、 q 分布
三、电 势的计算 四、 B 的计算 五、电磁感应 六、电磁力、功、能
一、电磁学的主要内容
1、 研究对象
2、 场方程式的意义
3、 源激发场的规律
4、 场对电荷的作用
5、 电磁场的能量
二、 q 分布
——电磁学
E
E 、 D 高斯定理对称求 E 、 D 。
B
E E传 (传传传传传
B B传 (传传传传传
D E
H
J E
B
麦克斯韦方程组的积分形式：
1
2
3
4
D d S q0
S
L
E
d
BdS 0
S
H dl I传
L
l
一、电磁学的主要内容
S传
S J全 d S 0 ，
有介质时
S
EdS
D t
d
D
t
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置各试时类卷，管调需路控要习试在题验最到；大位对限。设度在备内管进来路行确敷调保设整机过使组程其高1在中正资，常料要工试加况卷强下安看与全22过，22度并22工且22作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
电磁学例题及解答
大学物理学业竞赛讲座电磁学例题及解答例 1 一均匀带电线由一半圆和两段直线组成，各尺寸如图所示。
设带电直线单位长度所带的电量为λ，求圆心O 点的电场强度和电势。
解： （1）20044dq d dE R Rλθπεπε== 00cos sin ,44x y d d dE dE R Rλθθλθθπεπε==0000cos sin 0,442x y d d E E R R Rππλθθλθθλπεπεπε====⎰⎰（2）10000444dq d U Rπλθλπεπεε===⎰⎰2200022l n 2442R R d q d x U x x λλπεπεπε===⎰⎰1200ln 224U U U λλπεε=+=+ 例 2 如图一带电球面，电荷面密度分布为σ=σ0cos θ，式中σ0为常数，θ为任一半径与z 轴的夹角，求球心O 的电场强度和电势。
解： （1）223/204()dqxdE x r πε=+θcos R x =，θsin R r =，2022cos sin dq r Rd R d σπθπσθθθ=⋅⋅=20cos sin 2dE d σθθθε= 200000cos sin 23E d πσσθθθεε==⎰（2）001044dq U dq RRπεπε===⎰⎰REyEx例3 一带电球体，半径为R ，电荷体密度与球半径成反比，即ρ=K /r 。
K 为比例常数，求空间的电场和电势的分布。
解：（1）24SE dS r E π⋅=⎰r R >22int42RKqr dr KR r ππ''=⋅='∑⎰r R ≤22int 042rKq r dr Kr r ππ''=⋅='∑⎰22202()42()KR r R r E Kr r R πεππε⎧>⎪⎪=⎨⎪≤⎪⎩ 22()2()2KR r R r E K r R εε⎧>⎪⎪=⎨⎪≤⎪⎩ （2）r R >： 2220022rKR KR U dr r r εε∞'=='⎰r R ≤ 22000(2)222R rR K KR KU dr dr R r r εεε∞''=+=-'⎰⎰例4 两块大导体平板，面积为S ，分别带电q 1和 q 2，两板间距远小于板的线度。
大学物理竞赛电磁学总结
磁介质的分类： 顺磁质（ r 1 ） ，磁质（ r 1 ） ，磁质（ r 1 ） 铁磁质的主要特征： (1) 高磁导率 (2) 非线性 (3) 具有磁滞现象
0
电容 C
电感 L
孤立导体电容：
C
q V
电容器的电容：
自感：
互感： (单位 H)
(单位 F、μF、pF)
q C V1 V2
电介质的极化： 1、无极分子的位移极化 2、有机分子的取向极化
磁介质的磁化： 1、磁介质在外磁场中产 生附加磁矩 m 2、磁介质磁化后产生束 缚电流。
磁介质磁导率：
0 r （ r 为相对
磁导率， 其值在真空中 为 1）
E E0 r
B B0 r
电位移矢量 D： m-2) D 0 r E E (C· 有电介质的高斯定理:
磁通量： （wb）
s
e d e E cos dS E d S
s s
通量
m d m B d S B cos dS
s s s
若为闭合曲面： e
E dS
s
若为闭合曲面：
均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
m
s
B dS
s
E
4、 高斯定理（后面介绍） 5、 通过电势解得（后面介绍）
3、 安培环路定理（后面介绍） 4、 通过磁通量解得 （后面介绍）
几种常见的带电体的电场强度公式：
几种常见的磁感应强度公式： 1、 无限长直载流导线外： B 2、 圆电流圆心处： B 3、 圆电流轴线上： B
q 1、点电荷： E er 4 0 r 2
感生电动势：导体回路固定不动，穿过回路磁通量 的变化仅仅是由于磁场变化所引起的感应电动势。
奥林匹克物理竞赛电磁学 交流电和电磁波
L
di
电感两端的电压
dt
u(t)
LIm
sin
t
LIm
cos(t
2
)
ZL
U0 I0
u i
L
2
感抗与频率成正比： 频率越高，感抗越大
特别： 0, ZL 0 , ZL
通低频，阻高频
I U
L
ZL L
电压的位相超前于
电流π/2
电流要先产生自感电动势 （充电）后释放（放电）
f (t T ) f (t)
f
(t)
a0 2
[an
n1
cos(2n
T
t) bn
sin( 2n
T
t)]
an bn
2 T
T 0
f
c os (2n
(t)
sin(
T
2n
t ) dt, n
t)
0,1,2,......
T
不同频率的简谐成分在线性电路中彼此 独立，互不干扰，可以分别单独处理。 简谐交流电可以迭加，而且积分和微分 后仍然是简谐交流电。
或电源的频率f比较低时，即满足所谓的似稳条件：源自TL ct
或
l cT, f c l
在这种条件下，电流、电荷和磁场的分布与同 一时刻电流、电荷分布的关系和稳恒电路一样， 只不过它们一起同步缓慢地变化。
一般电子仪器：100~102 cm 似稳条件：f<106~108Hz（而市电f=50Hz）
对微波，f=1010Hz，l只能几毫米，宏观电路 的似稳条件完全被破坏。
一、交流电概述
1、交流电路
电磁波以c=3108m/s的速度传播，在一个周期 内，传播的距离为l，
大学物理竞赛辅导——电磁学
中的电场能量W （2）电介质 和B中的电场能量 A 和 WB ）电介质A和 中的电场能量 稳定后电介质 和 中的电流密度相等 稳定后电介质A和B中的电流密度相等 电介质 E Ad A + E B d B = V γ AE A = γ BEB γ BV 由上两式解出： 由上两式解出： E A = γ B d A + γ Ad B
抽掉介质后，P受合力向下： 抽掉介质后， 受合力向下：
的大平行板电容器水平放置， 例：如图，板间距为 2d 的大平行板电容器水平放置， 如图， 电容器的右半部分充满相对介电常数为 εr 的固态电介 质，左半部分空间的正中位置有一带电小球 P，电容 ， 恰好处于平衡位置，拆去充电电源， 器充电后 P 恰好处于平衡位置，拆去充电电源，将电 介质快速抽出，略去静电平衡经历的时间， 介质快速抽出，略去静电平衡经历的时间，不计带电 对电容器极板电荷分布的影响， 小球 P 对电容器极板电荷分布的影响，则 P 将经 t = — 时间与电容器的一个极板相碰。 时间与电容器的一个极板相碰。 拆去电源后，将介质抽出，过程中总Q不变 不变， 解：拆去电源后，将介质抽出，过程中B ε A )V 代入 E A , E B 得： σ 自 = 0 γ B d A + γ Ad B r r 1 E⋅ dS = （ 自+ q束 ε（EBS − EAS) = (σ自 +σ 束）S q ） 0 ε0 ε（EB − EA ) −σ自 = σ 束 0
σ束 = ε 0V [γ
U p = 3U 1
1 U1 = U P 3
U Q = 2U 2 + U 1
1 1 U2 = UQ − U P 2 6
2 ′ UP =UP −U1 = UP 3
1 1 ′ UQ =UQ −U2 = UQ + UP 2 6
物理竞赛 电磁学教材
物理竞赛电磁学教材
以下是一些电磁学教材，适合物理竞赛学习：
1. 《电磁学（上、下册）》郑晓光著
这本教材是中国科学院的高级物理教材之一，内容深入浅出，重点介绍了电磁学的基本原理和应用。
2. 《电磁学（上、下册）》大赞著
这本教材是清华大学物理系的经典教材，内容全面、详细，结合了数学推导和物理概念，适合对电磁学有一定基础的学生。
3. 《电磁学讲义》王学文著
这本教材是北京大学物理学院的教材，内容系统、全面，讲解清晰明了，适合初学者学习。
4. 《电磁学引论》Griffiths著
这本教材是国外著名的电磁学教材，内容严谨、深度适中，注重物理概念和数学推导的结合，适合深入学习电磁学的学生。
5. 《电动力学》Jackson著
这本教材是国外著名的电磁学教材之一，内容深入、理论严谨，适合对电磁学有一定理论基础的学生。
根据个人的学习需求和水平，可以选择适合自己的教材进行学习。
另外，参加物理竞赛还需要进行大量的练习和习题，建议结合教材进行习题训练，加深对电磁学知识的理解和应用能力的提高。
大学物理 电磁学
大学物理：电磁学电磁学是物理学的一个分支，主要研究电磁现象、电磁辐射、电磁场以及它们与物质之间的相互作用。
在本文中，我们将探讨电磁学的基本概念、历史背景、研究领域以及在现实生活中的应用。
一、基本概念1、电荷与电荷密度电荷是物质的一种属性，它可以产生电场。
电荷分为正电荷和负电荷。
电荷的分布可以用电荷密度来描述，它表示单位体积内所包含的电荷数量。
2、电场与电场强度电场是空间中由电荷产生的力线所形成的场。
电场强度是描述电场强弱的物理量，它与电荷密度有关。
3、磁场与磁感应强度磁场是由电流或磁体产生的场。
磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，它与电流密度和磁场中的电荷有关。
4、电磁波电磁波是由电磁场产生的波动现象，它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
二、历史背景电磁学的研究可以追溯到17世纪和18世纪，当时科学家们开始研究静电和静磁现象。
19世纪初，英国物理学家迈克尔·法拉第发现了电磁感应定律，即变化的磁场可以产生电流。
1864年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将法拉第的发现与自己的研究结合起来，提出了著名的麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在。
三、研究领域1、静电学：研究静止电荷所产生的电场、电势、电容、电导等性质。
2、静磁学：研究静止磁场以及磁体和电流所产生的磁场和磁场分布。
3、电磁感应：研究变化的磁场和电场以及它们之间的相互作用和变化规律。
4、电磁波：研究电磁波的产生、传播、散射、反射和吸收等性质以及在各种介质中的行为。
四、应用电磁学在现实生活中有着广泛的应用，如：1、电力工业：利用电磁感应原理发电、输电和用电。
2、通信工程：利用电磁波传递信息，包括无线电通信、微波通信、光纤通信等。
3、电子技术：利用电磁学原理制造电子设备，如电视机、计算机、雷达等。
4、磁悬浮技术：利用磁力使物体悬浮，减少摩擦和能耗。
5、医学成像：利用电磁波和磁场进行医学诊断和治疗。
大学物理竞赛专题辅导之磁学讲述资料
大学物理竞赛培训第五讲
例3. 一半径为R2 带电薄圆盘,其中半径为R1 的阴影部分均匀带正
电荷,面电荷密度为+ ,其余部分均匀带负电荷,面电荷密度为– , 当圆盘以角速度 旋装转时,测得圆盘中心点o 的磁感应强度为零,
问R1 与R2 满足什么关系？
解：带电圆盘转动时,可看作无数个圆电流的磁场在o 点的迭加
B 0 ln b
2
a
2
a 2
d
3
2 2
dr
B2
0 I 2
2a
0
4
B3
b 0dI 0 ln b a 2r 2 a
一、磁感应强度的计算
大学物理竞赛培训第五讲
变２.如图半径为R的均匀带电无限长直圆筒，电荷面
密度 ，筒以速度绕其轴转动。求圆筒内部的B。
思路：当成螺线管看待
I总
2R L
=
0 2r
(bNIa)dIr
B
==22((bb00NNIaIa))lanb
dr
br a
dr
r
PP..aa bb
dI NI
=
dr ba
思考：若将该平面沿直径折成直角呢？
一、磁感应强度的计算
大学物理竞赛培训第五讲
变3 如图，在均匀磁场B中有一总匝数为N的均匀密绕
平面螺旋线圈，其半径由a绕至b，并通有电流I 。求
2b
2b cosq dx b cosq x
bb b
=
0NI sin2q
2b
ln2
dI NI
dl =b
=
dx
b cos q
一、磁感应强度的计算
大学物理竞赛培训第五讲
变2 有一蚊香状的平面N 匝线圈，通有电流I ，每一圈
物理竞赛力学光学和电磁学基本原理
物理竞赛力学光学和电磁学基本原理物理竞赛是考察学生对物理知识和解题能力的一种比赛形式。
力学、光学和电磁学是物理竞赛中的重要内容，了解其基本原理对于参赛者来说至关重要。
本文将分别介绍力学、光学和电磁学的基本原理，帮助读者在物理竞赛中取得优异的成绩。
一、力学基本原理力学是研究物体在外力作用下的运动规律的科学。
在物理竞赛中，需要熟悉牛顿三定律、动力学、动量守恒和机械能守恒等概念。
1. 牛顿三定律牛顿第一定律，也称惯性定律，指出物体在没有外力作用下保持静止或匀速直线运动。
牛顿第二定律，描述了物体受到的力和运动状态之间的关系，公式为F=ma，其中F表示物体所受合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
牛顿第三定律，也称作用反作用定律，指出任何两个物体之间存在着相互作用力，且这两个力的大小相等、方向相反。
2. 动力学动力学是研究物体受力后的运动状态的学科。
通过牛顿第二定律和运动学知识，可以计算物体的加速度、速度和位移等参数。
3. 动量守恒动量守恒是指在一个封闭系统中，物体的总动量在物体间相互作用时保持不变。
利用动量守恒定律可以解决碰撞和爆炸等问题。
4. 机械能守恒在没有摩擦和外力做功的情况下，机械能守恒。
机械能是由动能和势能组成，可以通过它解决机械系统中的能量转化和机械效率等问题。
二、光学基本原理光学是研究光的传播和光现象的学科。
在物理竞赛中，需要了解光的反射、折射、衍射和干涉等基本原理。
1. 光的反射光遇到界面时，按照反射定律，会发生反射。
角度是入射角，角度是反射角。
反射图像的特性包括：位置与物体距离相等、形状与物体相似、左右颠倒。
2. 光的折射光由一种介质进入另一种介质时，会发生折射。
根据折射定律可以计算光线的折射角。
当光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；当光由光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。
3. 光的衍射光通过障碍物或缝隙时，会发生衍射现象。
衍射的特点包括：光线扩散、出现衍射图样。
物理竞赛练习题 电磁学
物理竞赛练习题《电场》班级____________座号_____________姓名_______________1、半径为R的均匀带电半球面，电荷面密度为σ，求球心处的电场强度。
2、有一均匀带电球体，半径为R，球心为P，单位体积内带电量为ρ，现在球体内挖一球形空腔，空腔的球心为S，半径为R/2，如图所示，今有一带电量为q，质量为m的质点自L点（LS⊥PS）由静止开始沿空腔内壁滑动，不计摩擦和质点的重力，求质点滑动中速度的最大值。
3、在-d ≤x ≤d 的空间区域内，电荷密度ρ>0为常量，其他区域均为真空。
若在x =2d 处将质量为m 、电量为q （q <0）的带电质点自静止释放。
试问经多长时间它能到达x =0的位置。
4、一个质量为M 的绝缘小车，静止在光滑水平面上，在小车的光滑板面上放一个质量为m 、带电量为+q 的带电小物体（可视为质点），小车质量与物块质量之比M ：m =7：1,物块距小车右端挡板距离为l ，小车车长为L ，且L =1.5l 。
如图所示，现沿平行于车身方向加一电场强度为E 的水平向右的匀强电场，带电小物块由静止开始向右运动，之后与小车右挡板相碰，碰后小车速度大小为碰前物块速度大小的1/4。
设小物块滑动过程中及其与小车相碰过程中，小物块带电量不变。
（1）通过分析与计算说明，碰撞后滑块能否滑出小车的车身？（2）若能滑出，求由小物块开始运动至滑出时电场力对小物块所做的功;若不能滑出，求小物块从开始运动至第二次碰撞时电场力对小物块所做的功。
E物理竞赛练习题 《电势和电势差》班级____________座号_____________姓名_______________1、两个电量均为q =3.0×10-8C 的小球，分别固定在两根不导电杆的一端，用不导电的线系住这两端。
将两杆的另一端固定在公共转轴O 上，使两杆可以绕O 轴在图面上做无摩擦地转动，线和两杆长度均为l =5.0cm 。
全国部分地区大学生物理竞赛电磁学部分
法拉第电磁感应定律
i
d
dt
楞次定律
闭合回路中感应电流的方向，总是使它所 激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量 的变化。
2
例：
3
4
5
一、动生电动势
整个导体回路或其中一部分，以及一段孤立导体 在稳恒磁场中运动时，所产生的感应电动势。
Blv
b
均
l
v
匀 磁
场
a
B
典型装置
b
a
1 v0B2l
P0
12
二、感生电动势
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的一般表
示式为：
d d
B dS
dt dt S
如果回L E路kL及d其l 包围 的 面 积S 保Bt持 d不S变，则
感生电动势：
动生电动势:
由于磁场随时
导体在稳恒磁场
dl B
d
L
Bldl
1BL2
O
l
0
2
o
负号表示电动势方向与积分方向相反，即
A O UO UA
A
9
半径为 R 的铜盘，在均匀磁场中以角速度 转动
，求盘上沿半径方向产生的感应电动势。
解： di (v B) dl
A
××××××
vBd l lBd l
E感生
2
dt
E感生
R2 2r
dB dt
L ××L××
B ××××r××
×××××
dB dt 0, E感 0
dB dt 0, E感 0
2024年大学物理电磁学
大学物理电磁学大学物理电磁学是物理学的一个重要分支，主要研究电磁现象的规律和本质。
电磁学在科学技术、工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。
本文将从电磁学的基本概念、基本定律和电磁波的传播等方面对大学物理电磁学进行介绍。
一、基本概念1.电荷：电荷是物质的一种属性，分为正电荷和负电荷。
电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2.电场：电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质，它对放入其中的电荷有作用力。
电场的强度用电场强度E表示，单位是牛/库仑。
3.磁场：磁场是磁体周围空间里存在的一种特殊物质，它对放入其中的磁体有作用力。
磁场的强度用磁感应强度B表示，单位是特斯拉。
4.电磁波：电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量。
电磁波在真空传播速度与光速一样，速度为30万千米/秒。
二、基本定律1.库仑定律：库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律，其内容为：真空中两点电荷间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力在它们的连线上。
2.安培定律：安培定律是描述电流和电流激发磁场的定律，其内容为：电流I1通过一条无限长直导线时，在距离导线r处产生的磁场强度H1与I1成正比，与r成反比，即H1与I1r成反比。
磁场方向垂直于电流方向和通过点的平面。
3.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律是描述磁场变化引起电场变化的定律，其内容为：穿过电路的磁通量发生变化时，产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，与电路的匝数成正比。
4.麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场分布和电磁波传播的四个偏微分方程，包括库仑定律、法拉第电磁感应定律、安培定律和位移电流定律。
三、电磁波的传播1.电磁波的发射：电磁波的产生通常是通过振荡电路实现的。
当振荡电路中的电场和磁场相互垂直且同相振荡时，电磁波便会产生并向外传播。
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V S 0 4d
2 0
V0 S 0 4d
4
(1)电容储能增量 = 储能末态值初态值 极板间电压不变, 电容C = So/d 变小, 故:
C V CV E 2 E1 2 2 2 2 V0 S 0 S 0 V0 S 0 2 2d d 4d
由对称性, 介质中 D 、 E 方向垂直于板面, 解：
且分布均匀 高斯面S：底面积为A的柱面 S D dS DA D q0int A
15
D 于是 E 0 r 0 r
11
B E d l d S i L S t
Notes: ①对于非导体回路或空间回路,上式 都成立. ②感生电场不是保守场. ③感生电场线是闭合曲线,感生电场 又称涡旋(vortex)电场.
12
21届计算题16 答案
涡旋电场:
dB 2 E 2R R dt
4R / 3 3 R 球外: r ≥ R , E 2 3 0 r
3 i
e E dS E 4r
2
q
s
R
r
E r R
r
球内: r ≤ R
q
4r / 3 r E 3 0)( ) 3 0 3 0 ( r大 r小 ) 3 0 OO r0 3 0 3 0
2 0 2 0
5
(2) 外力作功
E=V0 /2x
2d d
A2 Fdx EQdx
S 0 V dx 2 d 2x 2 V0 S 0 4d
2d 2 0
Q=V0C
6
21届填空题7，电路问题 (1) 用10A的电流给蓄电池充电充电快结束时 测得蓄电池端电压为 2.20V ，这个蓄电池用 6A 电流放电时，端电压为 1.88V ，此蓄电池 的电动势为 。 充电: 2.20 = +r 10 (单位V、、A) 放电: 1.88 = r 6 答案：电动势为2伏特
E E大 E 小
r E 3 0
E大
O
O E
E小
r大
O
r小
r
O
3
21届填空题6
空气介质平行板电容器的极板面积为 S，开 始时两极板的距离为d，两极板与电压为V0 的电池相连接，现用外力把两极板的距离 拉开为 2 d ，求外力把两极板拉开的过程中， 电容器能量增加量为 ，外力做的 功为。 2
2.感生电场 Induced electric field
感生电动势中： F非 F 洛
F非 来自某种非静电场——感生电场 Ei
(Maxwell首次提出)
感生电场与变化的磁场相联系： i E d l i
L
d m i dt
B d dS B dS S t dt S
7
(2) 黑箱有四个接线端，允许电池接在任意 接线端之间；如电压为 V的电池接在黑箱的 AB端，则接在黑箱的CD端电压表指示为V/3， 若电池接在黑箱的 CD端，则接在黑箱的AB 端电压表指示为 V，黑箱内为无源简单电路， 试在图上画出黑箱内可能的电路图。
A B
8
C D
21届填空题8 真空中电路ABCD如图，AB为与x轴平行的直 线，BC为半径为R的1/4 圆周的圆弧，CD为 沿着 y 轴的直线， A 、 D 为无限远点，电流强 度为I，则原点O处磁感应强度B= ，并 在图中清楚明确地标出B。
切向加速度: Eq mat
线速度:
牛顿定律:
v tat
dB R R E k dt 2 2 kRq at 2m
v d dfL dfT m R 2 2 d d v d vBq 2T sin m 2 2 R 2
2
( kqt) R 是挤压力，此力的大小为： T 8m
21届填空题5
在半径为R1，电荷密度为的均匀带电球 体中，有一个半径为 R 2 的球形空腔，球 形空腔中心相对于球体中心的位置矢量 为r0，如图示， (1)则球形空腔内电场 强度的分布为E = , r O o (2) 在图中用电场线图 示电场强度的分布情况。
1
教材：电荷体密度均匀的球体R内的E 解：q, E分布对称性球形高斯面
2
13
22届第7题(电介质): 求平板电介质电容器中 场强的最小值和最大值, 其中 r1 > r2 > r3 d 设自由电荷o , 则 d
电介质内电场 E= o / 0 r Emax在r3中，Emin在r1中,根据 U=E1d + E3d, E1=E0/r1, E3=E0/r3 r1
0 I B AB j 4r
B A
z
R
y D
1 0 I BBC i 4 2r
x
B0 BAB BBC
9
R C
21届计算题16
将半径 R 、质量 m 、电荷量 q 的匀质带电刚性 细圆环静放在光滑绝缘水平桌面上, 圆环外无磁场， 圆周和圆内有竖直向上的均匀磁场，设 t = 0时磁 感应强度B=0，而后B随时间线性增大, 比例系数 为k，由于电磁感应，圆环将环绕圆心旋转, 设圆 环电阻足够大, 环内不会形成传导电流，问t > 0 时 刻圆环因旋转而在环内产生的是张力(圆环上每小 段圆弧都受到其他部分的拉力 ) 还是挤压力 ( 圆环 上每小段圆弧都受到其他部分的推力), 并计算此 力的大小。 10
Emin
U r 3 d r1 r 3
Emax
U r1 d r1 r 3
r2
r3
U
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[例4-1]
平行板电容器 , 板间充满电 +++++++++++ 介质 (r), 极板上自由电荷面 S 则 介 质 中 E D A r 密 度 为 , - - - - - - - - - - - - D=, E=。