大学物理课件9-5
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大学物理第九章静电场PPT课件
1 a2 L22
L1
a2 L12
1
a2 L12
(1)中垂线上， E y 0
(2)
L1 , L2 a ,
Ex
(L1 L2 4 0a 2
)
;
Ey 0
(3)
L1 , L2 a ,
Ex
;
20a
Ey 0
例3:求均匀带电圆环轴线上任一点的场强
dl
解： dq dl R
r
dE
1 4 0
第九章
主要内容：
一个定律、两个定理、两个基本物理量
具体要求：
1、掌握场强和电势的概念及叠加原理;掌 握场强和电势的积分关系,了解其微分 关系;能计算简单问题的场强和电势。
2、理解静电场高斯定理和环路定理,掌握 用高斯定理计算场强的条件和方法。
9-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
一、电荷的量子化
Q ne e 1.602 1019C
3、但电不场强是度力反映电荷F力学方qE面 的性质， 4、电场强 度满足矢量叠加原理。
E E1 E2
9-4 电场强度的计算
一、点电荷的电场强度
由库仑定律及电场强度的定义
+Q
-Q
E
F q0
1 4 0
Q r2
r0
二、点电荷系：按叠加原理
E E1 E2 En
n i1
1 40
Qi ri2
ri0
三、电荷连续分布的带电体
取电荷元dq，由点电荷的场强
公式对各电荷元的场强求矢量和(即
求积分):
E dE
v
rˆ
4
0
0r
2
dq
说 明：
E=
大学物理课件全套PPT
轨迹和位能
在动力学中，我们还关注物 体的轨迹和位能变化，它们 对物体的运动状态和作用力 起着重要作用。
力学中的平衡与运动
1
动力学平衡
2
当物体受到多个力的作用，且这些力产
生了一个非零的合力时，物体将会产生
加速度，即动力学平衡。
3
静力平衡
当物体受到多个力的作用，且这些力平 衡时，物体将保持静止或恒定速度的直 线运动。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙大规模结构、 演化和宇宙学重要参数的一门学 科。它在探索宇宙中的未知世界 方面做出了重要的贡献。
核聚变和未来能源
核聚变技术是人类未来能源发展 的重要方向，它有望成为最为可 靠、清洁的能源供应方式。
热泵和制冷
2
念，可以用来找出热流的最大效率、为 其他热机提供理论基础。
热泵和制冷是热力学的一大应用领域，
它们在人类生活和工业生产中都起到了
重要作用。
3
熵和热力学基本方程
熵在热力学中是非常重要的概念，我们 将了解如何计算熵值和熵变，并利用热 力学基本方程去解释一些实际现象。
物态方程和相变
物态方程
物态方程是描述物质状态的 基本关系式，我们将会学习 一些重要的物态方程及其应 用。
热机原理
热机是利用热量转化为其他形式 能量的机器。坎诺特循环解Байду номын сангаас了 热机的基本原理。
理想气体
理想气体是热学中的一个基本模 型，我们将了解理想气体的状态 方程、理想气体的工作循环、以 及理想气体的相变等基本概念。
热力学第一定律
内能和热容
内能和热容是研究物体温度 变化和热量传递的重要物理 量，它们是定义热力学第一 定律所必须的。
均衡力和运动状态
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非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。
大学物理9-5
磁场的能量
磁能 密度
Wm 1 B 2 1 1 2 wm H BH V 2 2 2
1 d Wm wm d V BH d V 2
总磁 能
1 Wm BH d V 2 1 2 1 LI BH d V 2 2
I I 0e 2 R t 1 2 2 L 2 d t LI 0 Q RI d t RI o 0 e 0 2
磁场的能量
1 2 Wm LI 0 2
对于一个很长
N
I
2
nISN
I
n LS n V
2 2
1B 1 Wm V BHV 2 2
磁场的能量
R
L
K1 K2
设电路接通后回路中某瞬时的电流为 I ，自感电 dI L 动势为 d t ，由欧姆定律得
dI L IR dt
I d t
0
t
I0
0
LI d I RI d t
2 0
t
磁场的能量
R
L
K1 K2
当回路中的电流达到稳定值后，断开 K1 ，并同时 R t 接通K 2 ,电流按指数规律变化： L
§9-5 磁场的能量
L R
K
当电键打开后，电源已不再向灯泡供应能量了。 它突然闪亮一下，所消耗的能量从哪里来的？
磁场的能量
L R
K
由于使灯泡闪亮的电流是线圈中的自感电动势 产生的电流，而这电流随着线圈中的磁场的消失而 逐渐消失，所以，可以认为使灯泡闪亮的能量是原 来储存在通有电流的线圈中的，或者说是储存在线 圈内的磁场中，称为磁能。
《大学物理》教学全套课件
物质的电磁性质
物质的导电性
阐述金属、半导体和绝缘体的导电机制及特点。
物质的介电性
介绍电介质的极化现象，以及介电常数和介电 损耗的概念。
物质的磁性
分析物质的抗磁性、顺磁性和铁磁性的产生机理及特点，并讨论磁性材料的应 用。
05
光学基础
几何光学基础
光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，形 成影和像。
02
力学基础
质点运动学
质点的基本概念
定义、特点、适用条件
速度与加速度
定义、物理意义、计算方法及关系
位置矢量与位移
定义、物理意义、计算方法
运动学方程
建立方法、求解及应用
牛顿运动定律
牛顿第一定律
内容、意义及应用
牛顿第二定律
内容、表达式、意义及应用
牛顿第三定律
内容、表达式、意义及应用
牛顿运动定律的应用
重力势能、弹性势能等的计算方法
03
热学基础
温度与热量
1 2
温度的定义和测量 温度是物体热度的量度，通常使用温度计进行测 量。温度的SI单位是开尔文（K）。
热量的定义和性质 热量是物体之间由于温度差异而进行的能量转移。 热量总是从高温物体流向低温物体。
3
热力学第零定律 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那 么这两个系统之间也将达到热平衡。
课程内容
本课程涵盖力学、热学、电磁学、 光学和近代物理等多个领域，通 过系统的理论学习和实验训练， 使学生掌握物理学的基本知识和 实验技能。
课程地位
《大学物理》为后续专业课程的 学习打下坚实的物理基础，对于 提高学生的科学素质和创新能力 具有重要意义。
教学目标与要求
知识目标
大学物理-9-5 惠更斯原理
用惠更斯原理证明.
N LN
B
I
d
i 2d 3 d 3 i i
A B1 B2 B3
时刻 t+△t
波的折射
N
I i i' L
界面
rR
N
N
I
i
A1 i
A2
A3 di
Ⅰ
A B1 B2 B3 Ⅱ
时刻 t
1）折射线、入射线和界 面的法线在同一平面内；
2） sin i u1 sin r u2
用惠更斯原理证明.
四、惠更斯原理的缺陷
•没有说明子波的强度分布问题； •没有说明波为什么只能向前传播而不向后传播的问题。
①建立了光的波动学说，打破了当时流行的光的微粒学说，提 出了光波面在媒体中传播的惠更斯原理。 ②1673年他解决了物理摆的摆动中心问题，测定了重力加速 度之值，改进了摆钟，得出了离心力公式，还发明了测微计。 ③他发现了双折射光束的偏振性，并用波动观点作了解释。 ④在天文学方面，他供助自己设计和制造的望远镜于1665年， 发现了土星卫星----土卫六，且观察到了土星环。
N
N
I A
B1 B2 B3 Ⅰ
Ⅱ
rB r r
R
时刻 t+△tNN NhomakorabeaI
i
A1 i
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A B1 B2 B3 Ⅱ
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时刻 t+△t
A3B3 u1t
AB u2t
A3 AB3 i
BB3 A r
所以
sin i A3B3 u1 sin r AB u2
大学物理ppt课件完整版
物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学。
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
现代物理学
以相对论、量子力学等为 代表，揭示了微观世界的 奥秘和宇宙大尺度的结构。
大学物理课程的目的和要求
1 2
掌握物理学的基本概念和原理
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
THANKS
感谢观看
麦克斯韦-安培定律
将磁场的变化与电场联系起来，是电磁场理论的基础。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组 描述电磁场的基本规律，包括高 斯定律、高斯磁定律、法拉第电 磁感应定律和麦克斯韦-安培定律。
电磁波的应用 如无线电通信、雷达、微波炉等。
电磁波 由变化的电场和磁场相互激发而 产生的在空间中传播的电磁振荡。
大学物理ppt课件完 整版
目 录
• 绪论 • 力学 • 热学 • 电磁学 • 光学 • 近代物理学基础
01
绪论
物理学的研究对象
物质的基本结构和相互作用
研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包 括微观粒子和宏观物体之间的相互作用。
物质的运动和变化规律
研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程 以及相应的物理量之间的关系。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使其完全转换为有用的功而不产生其他影响。也就是说，热 机的效率不可能达到100%。
卡诺定理和热力学温标
大学物理课件第九章.
（2）根据电位移矢量与电场的关系，求出电场。 （3）根据电极化强度与电场的关系，求出电极化强度。 （4）根据束缚电荷与电极化强度关系，求出束缚电荷。
2 D 只是个辅助量，没有直接的物理意
义，它是为求电介质中电场强度而引入
的
3由通D过 定P 理
0E
D
ds
Q0i
+
+
+
+
+
E感
+ E外
+
+
+
+
3.导体静电平衡状态：导体内没 有电荷作定向运动
导体静电平衡条件
E0
E
E0
E内 0
E0
导体
(1)导体 内部任一点的 电场强度为 零，即 E内 0(其中E内 E0 E)
(2)导体表面处电场强度方向与导体表面垂直
（3）导体是一等势体
真空中: r 1 E E0
P
r r
1
0
r
r
1
E0 0
(r
1
) 0E
0 0
E
AdB
P (r 1 )0 E
9-3 电位移矢量 电介质中的高斯定理
1.有电介质时的高斯定理 电位移
同时考虑自由电荷和束缚电荷产生的电场 自由电荷
和自由电子
导体不带电或无
自由电子 外电场时，电子 做无规则运动，
导体呈电中性。
静电场中的导体
2. 静电现象
在外电场作用下，导体中电荷重 新分布的现象----静电感应现象
静电场中的导体
2 D 只是个辅助量，没有直接的物理意
义，它是为求电介质中电场强度而引入
的
3由通D过 定P 理
0E
D
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Q0i
+
+
+
+
+
E感
+ E外
+
+
+
+
3.导体静电平衡状态：导体内没 有电荷作定向运动
导体静电平衡条件
E0
E
E0
E内 0
E0
导体
(1)导体 内部任一点的 电场强度为 零，即 E内 0(其中E内 E0 E)
(2)导体表面处电场强度方向与导体表面垂直
（3）导体是一等势体
真空中: r 1 E E0
P
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1
0
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r
1
E0 0
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1
) 0E
0 0
E
AdB
P (r 1 )0 E
9-3 电位移矢量 电介质中的高斯定理
1.有电介质时的高斯定理 电位移
同时考虑自由电荷和束缚电荷产生的电场 自由电荷
和自由电子
导体不带电或无
自由电子 外电场时，电子 做无规则运动，
导体呈电中性。
静电场中的导体
2. 静电现象
在外电场作用下，导体中电荷重 新分布的现象----静电感应现象
静电场中的导体
大学物理力学(全)ppt课件
碰撞后两物体粘在一起以 共同速度运动的碰撞。此 时机械能损失最大，动能
之和最小。
05
流体力学基础
流体的性质与分类
流体的定义
流体是指在外力作用下，能够连续变形且不能恢复原 来形状的物质。
流体的性质
流动性、压缩性、黏性。
流体的分类
按物理性质可分为气体和液体；按化学性质可分为纯 净物和混合物。
流体静力学
重力势能
重力做功与路径无关，只与初末 位置的高度差有关。 03
机械能守恒定律
04 只有重力或弹力做功的物体系统 内，动能与势能可以相互转化， 而总的机械能保持不变。
刚体定轴转动动力学
刚体定轴转动的描述
角速度、角加速度和转动惯量等物理量的定义和 计算。
刚体定轴转动的动能定理
刚体定轴转动时，合外力矩对刚体所做的功等于 刚体转动动能的变化。
弹性势能与动能之间的转化
在振动过程中，物体的动能和弹性势能不断相互转化。
弹性碰撞与非弹性碰撞
弹性碰撞
碰撞过程中，物体间无机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以相同的速度分开
，且动能之和不变。
非弹性碰撞
碰撞过程中，物体间有机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以不同的速度分开
，且动能之和减小。
完全非弹性碰撞
伯努利方程的应用
伯努利方程在流体力学中有广泛的应用，如计算管道中流体的流速和流量、分析机翼升力原理、解释 喷雾器工作原理等。同时，伯努利方程也是一些工程领域（如水利工程、航空航天工程等）中设计和 分析的重要依据。
06
分析力学基础
约束与自由度
约束的概念
约束是对物体运动的一种限制，它减少了物体的自 由度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律（惯性定律）
之和最小。
05
流体力学基础
流体的性质与分类
流体的定义
流体是指在外力作用下，能够连续变形且不能恢复原 来形状的物质。
流体的性质
流动性、压缩性、黏性。
流体的分类
按物理性质可分为气体和液体；按化学性质可分为纯 净物和混合物。
流体静力学
重力势能
重力做功与路径无关，只与初末 位置的高度差有关。 03
机械能守恒定律
04 只有重力或弹力做功的物体系统 内，动能与势能可以相互转化， 而总的机械能保持不变。
刚体定轴转动动力学
刚体定轴转动的描述
角速度、角加速度和转动惯量等物理量的定义和 计算。
刚体定轴转动的动能定理
刚体定轴转动时，合外力矩对刚体所做的功等于 刚体转动动能的变化。
弹性势能与动能之间的转化
在振动过程中，物体的动能和弹性势能不断相互转化。
弹性碰撞与非弹性碰撞
弹性碰撞
碰撞过程中，物体间无机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以相同的速度分开
，且动能之和不变。
非弹性碰撞
碰撞过程中，物体间有机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以不同的速度分开
，且动能之和减小。
完全非弹性碰撞
伯努利方程的应用
伯努利方程在流体力学中有广泛的应用，如计算管道中流体的流速和流量、分析机翼升力原理、解释 喷雾器工作原理等。同时，伯努利方程也是一些工程领域（如水利工程、航空航天工程等）中设计和 分析的重要依据。
06
分析力学基础
约束与自由度
约束的概念
约束是对物体运动的一种限制，它减少了物体的自 由度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律（惯性定律）
大学物理教程ppt课件
光的量子性
黑体辐射和光电效应
黑体辐射定律，光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程。
康普顿效应
康普顿散射实验和康普顿效应的意义。
波粒二象性
德布罗意波，电子衍射实验，波粒二象性的统一。
量子力学基础
测不准原理，薛定谔方程，原子结构和光谱。
06
近代物理学基础
狭义相对论基础
洛伦兹变换
推导及物理意义
相对论动力学基础
热力学第一定律可以应用于各种热力学过程和现象的分析，如热机的效
率、制冷机的性能、热传导和热辐射等。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。换句话说，热力学过程总是 伴随着一些不可逆的损失。
熵和熵增加原理
熵是表示系统无序程度的物理量，熵增加原理则指出，在孤立系统中发生的任何过程，总是向着熵增加的方向进行。这意 味着自然界中的过程总是向着更加无序的方向发展。
热量的定义和性质 热量是物体之间由于温度差异而进行的能量转移。热量总 是从高温物体流向低温物体，直到两者温度相等。
热传导、热对流和热辐射 热传导是物体内部或物体之间直接接触时的热量传递方式； 热对流是流体中由于温度差异引起的热量传递；热辐射则 是通过电磁波传递热量的方式。
热力学第一定律
01
热力学第一定律的表述
热力学第一定律指出，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以
与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总量保持不
变。
02
内能、功和热量
内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之和；
功是力在力的方向上移动的距离的乘积；热量则是物体之间由于温度差
《大学物理课程PPT课件》
大学物理课程
欢迎来到大学物理课程的世界！我们将带您探索电学基础与电场力学、磁场 力学、光学基础与介质光学等主题，精心设计以确保让您轻松理解并享受物 理的乐趣。
1. 电学基础与电场力学
1
基本概念
学习电荷、电场和电力线的概念，了解库仑定律和电场强度的计算方法。
2
电场模型
研究静电力场、电场线的性质以及电势的概念和计算方法。
5. 物理学常数与单位
1 自然常数
2 SI单位
3 重要常数
介绍普朗克常数、光速 等自然常数的意义和应 用。
了解国际单位制（SI） 的基本单位，并探索物 理量的衍生单位。
研究一些重要的物理学 常数，如万有引力常数 和电子电荷。
6. 运动学与牛顿定律
运动的描述
学习将运动描述为位置、 速度和加速度的函数。
刚体的旋转运动
研究刚体的转动、力矩和角动 量等概念。
刚体的平衡
了解刚体平衡条件和杆平衡的 问题。
动力学
探索作用力与加速度、动量定 理和动量守恒的应用。
3
电介质Leabharlann 了解电介质的性质，如极化和电介质的电容性能。
2. 磁场力学
磁场的产生
研究电流的产生磁场和磁 场对电荷的作用力。
洛伦兹力
了解磁场对运动带电粒子 的作用力和洛伦兹力的计 算。
安培环路定理
学习安培环路定理以及通 过它计算磁场强度。
3. 光学基础与介质光学
光的反射
研究光线的反射、反射定律以 及镜面反射的特性。
牛顿定律
了解牛顿三定律，探索引 力、摩擦力和惯性的影响。
物体的运动
研究物体的加速度、力和 质量之间的关系以及运动 图表的分析。
7. 动量、能量和功
欢迎来到大学物理课程的世界！我们将带您探索电学基础与电场力学、磁场 力学、光学基础与介质光学等主题，精心设计以确保让您轻松理解并享受物 理的乐趣。
1. 电学基础与电场力学
1
基本概念
学习电荷、电场和电力线的概念，了解库仑定律和电场强度的计算方法。
2
电场模型
研究静电力场、电场线的性质以及电势的概念和计算方法。
5. 物理学常数与单位
1 自然常数
2 SI单位
3 重要常数
介绍普朗克常数、光速 等自然常数的意义和应 用。
了解国际单位制（SI） 的基本单位，并探索物 理量的衍生单位。
研究一些重要的物理学 常数，如万有引力常数 和电子电荷。
6. 运动学与牛顿定律
运动的描述
学习将运动描述为位置、 速度和加速度的函数。
刚体的旋转运动
研究刚体的转动、力矩和角动 量等概念。
刚体的平衡
了解刚体平衡条件和杆平衡的 问题。
动力学
探索作用力与加速度、动量定 理和动量守恒的应用。
3
电介质Leabharlann 了解电介质的性质，如极化和电介质的电容性能。
2. 磁场力学
磁场的产生
研究电流的产生磁场和磁 场对电荷的作用力。
洛伦兹力
了解磁场对运动带电粒子 的作用力和洛伦兹力的计 算。
安培环路定理
学习安培环路定理以及通 过它计算磁场强度。
3. 光学基础与介质光学
光的反射
研究光线的反射、反射定律以 及镜面反射的特性。
牛顿定律
了解牛顿三定律，探索引 力、摩擦力和惯性的影响。
物体的运动
研究物体的加速度、力和 质量之间的关系以及运动 图表的分析。
7. 动量、能量和功
《大学物理学》PPT课件
课程内容包括力学、热学、电磁学、光学和近 代物理等基础知识，涉及物质的基本性质、相 互作用和运动规律等方面。
大学物理学不仅是后续专业课程的基础，也是 培养学生科学素质、创新思维和实践能力的重 要途径。
学习目标与要求
01 掌握物理学基本概念、原理和定律，理解 物理现象的本质和规律。
02
能够运用物理学知识分析和解决实际问题 ，具备实验设计和数据处理的能力。
角动量守恒定律
在不受外力矩作用的封闭系统中，系统的总角动量保 持不变。
能量守恒定律
在封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种 形式转化为另一种形式。
03
热学基础与热力学定律
温度与热量概念
01
温度定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧
烈程度。
02
热量概念
热量是指当系统状态的改变来源于热学平衡条件的破坏，也即来源于系
05
光学原理与现象解析
几何光学基础
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传 播，形成影子、日食、月食等
现象。
光的反射
光在两种物质分界面上改变传 播方向又返回原来物质中的现 象，遵循反射定律。
光的折射
光从一种透明介质斜射入另一 种透明介质时，传播方向发生 改变的现象，遵循折射定律。
透镜成像
凸透镜和凹透镜对光线的作用 及成像规律，包括放大、缩小
库仑定律与电场强度
阐述库仑定律的内容，电场强度的定义及计算 。
电势与电势能
解释电势的概念，电势差的计算，电势能的定义及性质。
稳恒电流与电路分析
1 2
电流与电阻
介绍电流的形成，电阻的定义及影响因素。
欧姆定律与焦耳定律
大学物理学不仅是后续专业课程的基础，也是 培养学生科学素质、创新思维和实践能力的重 要途径。
学习目标与要求
01 掌握物理学基本概念、原理和定律，理解 物理现象的本质和规律。
02
能够运用物理学知识分析和解决实际问题 ，具备实验设计和数据处理的能力。
角动量守恒定律
在不受外力矩作用的封闭系统中，系统的总角动量保 持不变。
能量守恒定律
在封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种 形式转化为另一种形式。
03
热学基础与热力学定律
温度与热量概念
01
温度定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧
烈程度。
02
热量概念
热量是指当系统状态的改变来源于热学平衡条件的破坏，也即来源于系
05
光学原理与现象解析
几何光学基础
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传 播，形成影子、日食、月食等
现象。
光的反射
光在两种物质分界面上改变传 播方向又返回原来物质中的现 象，遵循反射定律。
光的折射
光从一种透明介质斜射入另一 种透明介质时，传播方向发生 改变的现象，遵循折射定律。
透镜成像
凸透镜和凹透镜对光线的作用 及成像规律，包括放大、缩小
库仑定律与电场强度
阐述库仑定律的内容，电场强度的定义及计算 。
电势与电势能
解释电势的概念，电势差的计算，电势能的定义及性质。
稳恒电流与电路分析
1 2
电流与电阻
介绍电流的形成，电阻的定义及影响因素。
欧姆定律与焦耳定律
《大学物理》教学课件 大学物理 第九章
， ，
，
，
例题讲解 3
设长直螺线管长为 l，半径为 R，线圈管总匝数为 N，单位长度匝数为 n N /l ，求轴线上任意一点
P 的磁感应强度。 【解】 如图所示，在螺线管上距 P 点 l 处任取长为 dl 的一小段，其电流为 dI nIdl ，
可得这一小段螺线管在 P 点产生的磁感应强度 dB 的大小为 dB
【解】 如图所示，在直导线上任取一电流元 Idl，它到点 P 的矢径为 r，根据毕奥—萨伐尔定律，
该电流元在点 P 处产生的磁感应强度 dB 的大小为 dB 0 Idl sin
4 r2
磁感应强度 dB 的方向垂直于纸面向里，图中用○×表示。
由于直导线上所有电流元在 P 点的磁感应强度 dB 的方向都相同，所以 P 点的磁感应强度的大小等
9.2 磁感应强度
9.2.1 磁现象
安培于1822年提出分子电流的假说：磁铁是由分子和原子组成的，原子核外电子绕核运动和 自旋运动形成的环形电流称为分子电流。
9.2 磁感应强度
9.2.2 磁感应强度
如图所示，设带有正电的检验电荷 q 处于磁场中，在 Oxyz 坐标系中以速度 v 运动，那么检验电荷
若导线长度远大于点 P 到直导线的垂直距离（ L a ），则导线可视为无限长。
此时， 2
0 ，2
，P
点的磁感应强度为
B
0 I
a
表明，无限长载流直导线周围的磁场 B 1 。 a
这一正比关系与毕奥—萨伐尔的早期实验结果是一致的。
9.3 毕奥—萨伐尔定律及其应用
， ，
，
，
例题讲解 2
设在半径为 R 的圆形线圈上通有电流 I，求载流圆形线圈轴线上一点 P 的磁感应强度。
2018高考物理大一轮复习课件：第九单元 磁场 9-5
粒子运动的圆心在 O 点，轨迹半径 r1＝a 由牛顿第二定律得：qv1B＝mvr112 解得：v1＝qmBa
(2)当粒子初速度与 y 轴正方向夹角为 30°时，粒子运动的 时间最长，此时轨道对应的圆心角 α＝150°
粒子在磁场中运动的周期：T＝2πqBm 粒子的运动时间：t＝36α0° T＝135600°°×2πqBm＝56πqBm
2．带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况 下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受 力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点， 运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果．
3．带电粒子在叠加场中的运动的分析方法
A．E′k＝Ek C．E′k<Ek
B．E′k＞Ek D．条件不足，难以确定
【解析】 设质子的质量为 m，则氘核的质量为 2m.在加速 电场中，由动能定理可得 eU＝12mv2，在复合场内，由 Bqv＝qE 得 v＝EB；同理对于氘核由动能定理可得离开加速电场的速度比 质子的速度小，所以当它进入复合场时所受的洛伦兹力小于电场 力，将往电场力方向偏转，电场力做正功，故动能大，选项 B 正确．
mgsinθ A．小球下滑的最大速度为 vm＝ μqB B．小球下滑的最大加速度为 am＝gsinθ C．小球的加速度一直在减小 D．小球的速度先增大后不变
【答案】 BD 【解析】 小球开始下滑时有 mgsinθ－μ(mgcosθ－qvB) ＝ma，随 v 增大，a 增大，当 v＝mgqcoBsθ时，a 达最大值 gsin θ，此后下滑过程中有：mgsinθ－μ(qvB－mgcosθ)＝ma，随 v 增大，a 减小，当 vm＝mg（sinθμq＋Bμcosθ）时，a＝0.所以整个 过程中，v 先一直增大后不变；a 先增大后减小，所以 B、D 项 正确．
(2)当粒子初速度与 y 轴正方向夹角为 30°时，粒子运动的 时间最长，此时轨道对应的圆心角 α＝150°
粒子在磁场中运动的周期：T＝2πqBm 粒子的运动时间：t＝36α0° T＝135600°°×2πqBm＝56πqBm
2．带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况 下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受 力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点， 运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果．
3．带电粒子在叠加场中的运动的分析方法
A．E′k＝Ek C．E′k<Ek
B．E′k＞Ek D．条件不足，难以确定
【解析】 设质子的质量为 m，则氘核的质量为 2m.在加速 电场中，由动能定理可得 eU＝12mv2，在复合场内，由 Bqv＝qE 得 v＝EB；同理对于氘核由动能定理可得离开加速电场的速度比 质子的速度小，所以当它进入复合场时所受的洛伦兹力小于电场 力，将往电场力方向偏转，电场力做正功，故动能大，选项 B 正确．
mgsinθ A．小球下滑的最大速度为 vm＝ μqB B．小球下滑的最大加速度为 am＝gsinθ C．小球的加速度一直在减小 D．小球的速度先增大后不变
【答案】 BD 【解析】 小球开始下滑时有 mgsinθ－μ(mgcosθ－qvB) ＝ma，随 v 增大，a 增大，当 v＝mgqcoBsθ时，a 达最大值 gsin θ，此后下滑过程中有：mgsinθ－μ(qvB－mgcosθ)＝ma，随 v 增大，a 减小，当 vm＝mg（sinθμq＋Bμcosθ）时，a＝0.所以整个 过程中，v 先一直增大后不变；a 先增大后减小，所以 B、D 项 正确．
2024版大学物理学课件完整ppt全套课件
04
03
01
2024/1/29
9
牛顿运动定律
1 2
牛顿第一定律 惯性定律、力的概念、力的性质。
牛顿第二定律 动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律。
3
牛顿第三定律 作用力和反作用力、平衡力系、非平衡力系。
2024/1/29
10
动量定理与动量守恒定律
动量与冲量
动量的定义、冲量的定义、动量定理的推导。
03
通过逻辑推理和演绎，对物理现象进行深入分析，揭示其内在
规律。
5
物理学的发展历史
古代物理学
以自然哲学为主要形式，探讨宇宙的 本质和构成。
现代物理学
以相对论和量子力学为代表，揭示了 微观世界和高速运动物体的规律。
经典物理学
以牛顿力学、热力学和电磁学为代表， 建立了完整的经典物理理论体系。
2024/1/29
2024/1/29
31
测不准关系与量子力学基本原理
测不准关系
测不准关系是指微观粒子的某些物理量（如位置和动量）不能 同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定 程度就越大。
2024/1/29
量子力学基本原理
量子力学基本原理包括波粒二象性、测不准关系、量子态和概 率诠释等。这些原理揭示了微观世界的奇特性和规律性，是理 解量子现象的基础。
15
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从 单一热源吸取热量，使之完全变 为有用功而不产生其他影响。
熵的概念与性质
熵是热力学系统的一个状态函数， 表示系统的无序程度。自然过程 中，熵总是增加的。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律揭示了自然界中 许多不可逆过程的方向性，如热 传导、扩散等。
大学物理课件9-5
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为了使电子在环形真空室中按一定的轨道运动，
电磁铁在真空室处的磁场的 B值必须满足
R mv 常量 eB
对磁场设计的要求：
F0 Ee
将上式两边对 t进行微分 F-eE
dB 1 d (mv)
eE d (mv) dt
dB E
dt eRdt
dt R
E 1 d
2 R dt
dB dt
hr
E感
D
×× ×× ×× ××
解二：作回路ODC
dl
求回路总的感生电动势
ODC
dΦ dt
L
用楞次定律判断ε方向
CD两端的 方向为C→D 感生电动势
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知：h L
ε 求： CD
B 方向如图.
t
L×
××
× ×
× ×
×B ×t
× × × ×
解一： E感
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高频感应炉：利用金属 块中产生的涡流所发出的 热量使金属块熔化。具有 加热速度快、温度均匀、 易控制、材料不受污染等 优点。
~
阻尼摆：在一些电磁仪表中，常利用电磁阻尼使 摆动的指针迅速地停止在平衡位置上。电镀表中的 制动铝盘，也利用了电磁阻尼效应。电气火车的电 磁制动器等也都是根据电磁阻尼的原理设计的。
L
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（4） E线 的绕行方向与所
围的 B 的方向构成左螺旋
B
关系。 t
t
当
B t
0
时，
B t
与 B同向。
E
当 B t
0
时，
B t
与 B反向
（5）在自然界中存在着两种以不同方式激发的电
为了使电子在环形真空室中按一定的轨道运动，
电磁铁在真空室处的磁场的 B值必须满足
R mv 常量 eB
对磁场设计的要求：
F0 Ee
将上式两边对 t进行微分 F-eE
dB 1 d (mv)
eE d (mv) dt
dB E
dt eRdt
dt R
E 1 d
2 R dt
dB dt
hr
E感
D
×× ×× ×× ××
解二：作回路ODC
dl
求回路总的感生电动势
ODC
dΦ dt
L
用楞次定律判断ε方向
CD两端的 方向为C→D 感生电动势
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知：h L
ε 求： CD
B 方向如图.
t
L×
××
× ×
× ×
×B ×t
× × × ×
解一： E感
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高频感应炉：利用金属 块中产生的涡流所发出的 热量使金属块熔化。具有 加热速度快、温度均匀、 易控制、材料不受污染等 优点。
~
阻尼摆：在一些电磁仪表中，常利用电磁阻尼使 摆动的指针迅速地停止在平衡位置上。电镀表中的 制动铝盘，也利用了电磁阻尼效应。电气火车的电 磁制动器等也都是根据电磁阻尼的原理设计的。
L
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（4） E线 的绕行方向与所
围的 B 的方向构成左螺旋
B
关系。 t
t
当
B t
0
时，
B t
与 B同向。
E
当 B t
0
时，
B t
与 B反向
（5）在自然界中存在着两种以不同方式激发的电
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恒定电流的电场和磁场
恒定电流的产生与性质
由恒定电场产生的电流称为恒定 电流，其大小和方向均不随时间 变化。
01
02
恒定电流的磁场
03
恒定电流周围会产生恒定磁场， 其方向由右手螺旋定则确定。
04
恒定电流的电场
恒定电场是一种无旋场，可以用 电势来描述。
磁感应强度与磁通量
描述恒定磁场的两个重要物理量， 磁感应强度反映磁场力的性质， 磁通量反映磁场在空间中的分布。
匀速直线运动、匀变速直线运动；
曲线运动
抛体运动、圆周运动；
相对运动
参考系的选择、相对速度、相对 加速度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律
惯性定律，定义了力和运动的关系；
牛顿第三定律
作用力和反作用力，大小相等、方向 相反。
牛顿第二定律
F=ma，阐述了力、质量和加速度之 间的关系；
动量守恒定律
动量的定义和计算
固体和液体的热性质
固体的热性质
固体具有一定的形状和体积，其 热膨胀系数较小，热传导性能较
好。
液体的热性质
液体没有确定的形状，但有一定的 体积，其热膨胀系数较大，热传导 性能较差。
相变现象
物质从一种相转变为另一种相的过 程，如熔化、凝固、汽化、液化等， 相变过程中伴随着热量的吸收或释 放。
04
电磁学
机械波的产生和传播
机械波的产生
机械波是由振源产生的，振源做周期性振动时，会使周围的介 质产生相应的振动，从而形成机械波。
机械波的传播
机械波在介质中以波的形式传播，传播方向与介质中质点的振 动方向垂直。在传播过程中，机械波会携带能量和信息。
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温标的选择
在热力学中，常用的温标有摄氏 温标、华氏温标和热力学温标。 其中，热力学温标以绝对零度为 起点，与热量传递的方向无关， 因此更为科学。
热力学第一定律
01
热力学第一定律的表述
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能 或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保 持不变。
02
质点运动的描述
01 位置矢量与位移
02
位置矢量描述质点在空间中的位置，位移是质点位置
的变化量
03
位移是矢量，具有大小和方向，其方向与从初位置指
向末位置的有向线段一致
质点运动的描述
速度与加速度 速度是质点运动的快慢程度，加速度是速度变化的快慢程度 速度和加速度都是矢量，具有大小和方向
圆周运动
圆周运动的描述
能量守恒定律
能量守恒定律的表述
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从 一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
能量守恒定律的适用范围
无论是宏观世界还是微观世界，无论是低速运动还是高速运动，能量守恒定律都适用。
能量守恒定律的数学表达式
ΔE = W + Q，其中ΔE表示系统内能的增量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸 收的热量。
通过牛顿运动定律可以预测物体 在受力后的运动状态，为物理学 研究提供基础。
非惯性系中的力学问题
01
非惯性系定义
02
惯性力概念
相对于地面做加速或减速运动的参考 系称为非惯性系。
在非惯性系中，为了解释物体的运动 ，需要引入一种假想的力，即惯性力 。
03
非惯性系中牛顿运动 定律的应用
在非惯性系中，牛顿运动定律仍然适 用，但需要考虑惯性力的影响。例如 ，在旋转的参考系中，物体受到的惯 性力会导致其偏离原来的运动轨迹。
相关主题
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L2
× ×
A
D
E2 dl
C
B
dB 0 E2 dl 0 若 dt
O
△θ
L2
L1
D C
× ×
回路中有磁场的面积相同
DA CB
R 2 dB 0 2 dt
VA VB VD VC R 2 dB U AD U BC 2 dt
电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的 一种设备。 铁芯
d B r dt
2
R E
E
B r E E
dB 成 E 的方向沿圆周切线，指向与圆周内的 dt 左旋关系。
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d B r E 2 dt
2rE B d S t S
E d l E d l
L L
E 1 B d S 2 r S t
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设 E感 与 d l 方向一致
（1）当 r R 时
B d S B d S t t S S
L
方向为C→D
用楞次定律判断ε方向
CD两端的 感生电动势
×
Ek dl 求解电动势
h
r
× ×
×
B×
×
O
E感
D
× ×
求： ε
B 方向如图. t
× ×
×
t × × × × ×
× B
× ×
× ×
×
×
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知： h L
CD
解一： E感
×
r B h B C dl cos dl 2 t 2 t
× × × × × × × ×
× × × × ×
× ×
× ×
C
h
D
GF CD
CDGF 0
F
× ×
B
t × × × × ×O × ×
×
×
×
G
求直导线MN两端 1
B
O
R
N
电场线与半 径处处正交
NO
O
N
E dr 0
O M
0
1
d N O O M dt
×
t × × × × ×
× B
×
×
为逆时针方向 解二：连接OC，OD构成回路ODCO。
×
d ODCO dt BSODCO BLh / 2
× × × × ×
×
× ×
× ×
× ×
× ×
由于在CO上E感处处垂直于d l
CO 0 同理 OD 0
CD DC
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也可直接用左螺旋关系判断E方向
B d S E d l L i t S
rR
Ei 2 r
dB ×p r 2 dt dB 2 ×p R dt
2
( dl ) B E
dB >0 dt
R
×
×
×
×
再进一步討论：若求回路CDGFC中的电动势 d 也可用下式求 CDGF × × × × B dt Φ = BS (弓形CDhC面积 ) 可用楞次定律直接判断方向 方向：逆时针 也可分段计算 CDGF CD GF 回路ODC中 CD 0 回路OGF中 GF 0
+ + + O+ +
+ + + Fm - -
+ v
+
+
+ + + +
动生电动势实质:
运动电荷受洛伦兹力的结果
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思考：
导体线圈不动，为什么电荷会
发生定向移动，形成电流？
B 0 t
一定不是洛仑兹力的结果 只可能是电场的作用
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磁场变化
法拉第电磁感应定律
E e
F -eE
E
1 d 2 R dt
dB E dt R dB 1 d d t 2R 2 d t
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R 2 B
dB 1 dB dt 2 dt
B
1 B B 2
这是使电子维持
M
B
O
求弧导线MN两端 2
dB S 1 dt
R
dB S 2 dt
N
S S
2 1
M
B 解:
Soab Soab
oab oab
例: 如图所示均匀磁场B被限制在半径R=10cm 的无限长圆柱空间内，方向垂直纸面向里。取一 固定的等腰梯形回路abcd，梯形所在平面的法向
L
B d S E dE 线的绕行方向与 B 的方向构成左螺 所围的
旋关系。 B B 0 时， 当 与 B 同向。 t t B B 0时， 与 B 反向 当 t t
§9－3 感生电动势
感生电场
当导体回路不动，由于磁场变化引起磁通量改 变而产生的感应电动势，叫做感生电动势。
B 0 t
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回顾：动生电动势产生的本质
+ + + P + + B ++ + + F+ + +
e
+ + + +
+ + + -+ + +
<0
与假定的 d l 方向相反
（2）当 r R 时
B d S R 2 d B t d t S
E
d B R E 2r d t
E
2
R E E O r
E
O
R
B
r
螺线管内外感生电场随离轴线距离的变化曲线
性
质
相
异
E感 ds 0
s
E ds
s
q
0
无源场
B ds s E感 dl t s
有源场
E
L
dl 0
涡旋场
保守场
例9-5 在半径为 R 的无限长螺线管内部的磁场 dB = 常量）时，求管内外的 随时间作线性变化（ B dt 感生电场 E 。 E B 解：由场的对称性，变 R r 化磁场所激发的感生电场的 E E 电场线在管内外都是与螺线 管同轴的同心圆。任取一电 场线作为闭合回路。 E
线圈 电子束 环形真空 管 道
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电子感应加速器全貌
电子感应加速器的一部分
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它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中 安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁 场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。其 电场线是一系列绕磁感应线的同心圆。射入其中的 电子就受到这感应电场的持续作用而被不断加速。
B 方向如图. t
× ×
×
t × × × × ×
× B
× ×
× ×
D
×
×
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知： h L
CD
×
× × × × × ×
解一： 用左螺旋关系判断E方向
× ×
i
×
L
C
解二： 作回路ODC 求回路总的感生电动势 ODC
dl
dΦ dt
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为了使电子在环形真空室中按一定的轨道运动， 电磁铁在真空室处的磁场的 B 值必须满足
mv R 常量 eB
对磁场设计的要求： 将上式两边对
t 进行微分
eE
dB 1 d (mv) d t eR d t
d (mv) dt
F0
方向：沿 adcb 绕行方向。
×
× ×
×
b
c
O θ
× ×
a
d
思考:
一均匀磁场被限制在半径为R的圆柱面内， 磁场随时间作线性变化。
问：闭合回路L1和L2上每一点的 B 和E是否为0? t 回路L1上每一点的 B C A B × × t × L2
回路L2位于磁场外，
每一点的 B 0 t
1 B hL 2 t
C
ODCO OD DC CO DC
>0
<0
E感
L
方向为C→D
×
h
×
ODCO
1 B hL 2 t
B
×
E感
D
×
t × × × × ×O × ×
× × × ×
× B
×
×
进一步討论：若CD的位置如图，求 CD
由于在CO上E感处处垂直于d l
r
rR
Ei 2 r
感生电场方向
R ¶B Ei = 2r ¶ t
r ¶B Ei = 2 ¶t
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知： h L
CD
×
× × × × × ×
× ×
× ×
A
D
E2 dl
C
B
dB 0 E2 dl 0 若 dt
O
△θ
L2
L1
D C
× ×
回路中有磁场的面积相同
DA CB
R 2 dB 0 2 dt
VA VB VD VC R 2 dB U AD U BC 2 dt
电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的 一种设备。 铁芯
d B r dt
2
R E
E
B r E E
dB 成 E 的方向沿圆周切线，指向与圆周内的 dt 左旋关系。
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d B r E 2 dt
2rE B d S t S
E d l E d l
L L
E 1 B d S 2 r S t
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设 E感 与 d l 方向一致
（1）当 r R 时
B d S B d S t t S S
L
方向为C→D
用楞次定律判断ε方向
CD两端的 感生电动势
×
Ek dl 求解电动势
h
r
× ×
×
B×
×
O
E感
D
× ×
求： ε
B 方向如图. t
× ×
×
t × × × × ×
× B
× ×
× ×
×
×
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知： h L
CD
解一： E感
×
r B h B C dl cos dl 2 t 2 t
× × × × × × × ×
× × × × ×
× ×
× ×
C
h
D
GF CD
CDGF 0
F
× ×
B
t × × × × ×O × ×
×
×
×
G
求直导线MN两端 1
B
O
R
N
电场线与半 径处处正交
NO
O
N
E dr 0
O M
0
1
d N O O M dt
×
t × × × × ×
× B
×
×
为逆时针方向 解二：连接OC，OD构成回路ODCO。
×
d ODCO dt BSODCO BLh / 2
× × × × ×
×
× ×
× ×
× ×
× ×
由于在CO上E感处处垂直于d l
CO 0 同理 OD 0
CD DC
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也可直接用左螺旋关系判断E方向
B d S E d l L i t S
rR
Ei 2 r
dB ×p r 2 dt dB 2 ×p R dt
2
( dl ) B E
dB >0 dt
R
×
×
×
×
再进一步討论：若求回路CDGFC中的电动势 d 也可用下式求 CDGF × × × × B dt Φ = BS (弓形CDhC面积 ) 可用楞次定律直接判断方向 方向：逆时针 也可分段计算 CDGF CD GF 回路ODC中 CD 0 回路OGF中 GF 0
+ + + O+ +
+ + + Fm - -
+ v
+
+
+ + + +
动生电动势实质:
运动电荷受洛伦兹力的结果
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思考：
导体线圈不动，为什么电荷会
发生定向移动，形成电流？
B 0 t
一定不是洛仑兹力的结果 只可能是电场的作用
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磁场变化
法拉第电磁感应定律
E e
F -eE
E
1 d 2 R dt
dB E dt R dB 1 d d t 2R 2 d t
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R 2 B
dB 1 dB dt 2 dt
B
1 B B 2
这是使电子维持
M
B
O
求弧导线MN两端 2
dB S 1 dt
R
dB S 2 dt
N
S S
2 1
M
B 解:
Soab Soab
oab oab
例: 如图所示均匀磁场B被限制在半径R=10cm 的无限长圆柱空间内，方向垂直纸面向里。取一 固定的等腰梯形回路abcd，梯形所在平面的法向
L
B d S E dE 线的绕行方向与 B 的方向构成左螺 所围的
旋关系。 B B 0 时， 当 与 B 同向。 t t B B 0时， 与 B 反向 当 t t
§9－3 感生电动势
感生电场
当导体回路不动，由于磁场变化引起磁通量改 变而产生的感应电动势，叫做感生电动势。
B 0 t
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回顾：动生电动势产生的本质
+ + + P + + B ++ + + F+ + +
e
+ + + +
+ + + -+ + +
<0
与假定的 d l 方向相反
（2）当 r R 时
B d S R 2 d B t d t S
E
d B R E 2r d t
E
2
R E E O r
E
O
R
B
r
螺线管内外感生电场随离轴线距离的变化曲线
性
质
相
异
E感 ds 0
s
E ds
s
q
0
无源场
B ds s E感 dl t s
有源场
E
L
dl 0
涡旋场
保守场
例9-5 在半径为 R 的无限长螺线管内部的磁场 dB = 常量）时，求管内外的 随时间作线性变化（ B dt 感生电场 E 。 E B 解：由场的对称性，变 R r 化磁场所激发的感生电场的 E E 电场线在管内外都是与螺线 管同轴的同心圆。任取一电 场线作为闭合回路。 E
线圈 电子束 环形真空 管 道
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电子感应加速器全貌
电子感应加速器的一部分
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它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中 安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁 场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。其 电场线是一系列绕磁感应线的同心圆。射入其中的 电子就受到这感应电场的持续作用而被不断加速。
B 方向如图. t
× ×
×
t × × × × ×
× B
× ×
× ×
D
×
×
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知： h L
CD
×
× × × × × ×
解一： 用左螺旋关系判断E方向
× ×
i
×
L
C
解二： 作回路ODC 求回路总的感生电动势 ODC
dl
dΦ dt
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为了使电子在环形真空室中按一定的轨道运动， 电磁铁在真空室处的磁场的 B 值必须满足
mv R 常量 eB
对磁场设计的要求： 将上式两边对
t 进行微分
eE
dB 1 d (mv) d t eR d t
d (mv) dt
F0
方向：沿 adcb 绕行方向。
×
× ×
×
b
c
O θ
× ×
a
d
思考:
一均匀磁场被限制在半径为R的圆柱面内， 磁场随时间作线性变化。
问：闭合回路L1和L2上每一点的 B 和E是否为0? t 回路L1上每一点的 B C A B × × t × L2
回路L2位于磁场外，
每一点的 B 0 t
1 B hL 2 t
C
ODCO OD DC CO DC
>0
<0
E感
L
方向为C→D
×
h
×
ODCO
1 B hL 2 t
B
×
E感
D
×
t × × × × ×O × ×
× × × ×
× B
×
×
进一步討论：若CD的位置如图，求 CD
由于在CO上E感处处垂直于d l
r
rR
Ei 2 r
感生电场方向
R ¶B Ei = 2r ¶ t
r ¶B Ei = 2 ¶t
[例1] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，
已知： h L
CD
×
× × × × × ×
× ×