经典电磁学-PPT课件
电磁学基本理论 ppt课件
0
0 I
4a
ˆz a
ppt课件
O点产生的磁感应强度: 0 I
B B1 B2 B3
ppt课件 2
3. 库仑定律
F21
q1q2 ˆR21 a 2 4π 0 R21
其中: 0为真空中介电常数。
0
1 109 8.85 1012 36 π
q1
R21
q2
F/m
q1
4. 电场强度的计算 q1qt2 ˆR21 F21 a 2 4π 0 R21
R21
q 2t
E
q 1 1 q R2 R1 4π 0 R1 R2 4π 0 R R 1 2
R1 R l cos 2 l R2 R cos 2
因为: l R 则: R2 R1 l cos
2 l R2 R1 R 2 cos2 R 2 4
15
(三) 磁场
Fm
产生磁场的源: a.永久磁铁 b.变化的电场 c.电流周围,即运动的电荷
v
B
1. 什么是磁场?
Fm qv B
存在于载流回路或永久磁铁周围空间,能对运动电荷 施力的特殊物质称为磁场。 ˆv Fm a B lim qt 0 2. 磁感应强度 B的定义 qt v
ˆv 和磁感应强度 B 三者相互 可见: 磁场力 Fm 、运动速度 a 垂直,且满足右手螺旋法则。
ppt课件 16
3. 磁感应强度的计算
安培力实验定律:
dF21 ˆR ) 0 I 2dl2 ( I1dl1 a 4π R
2
电流元
I1
I 2dl2
I2
I1dl1
大学物理《电磁学》PPT课件
欧姆定律
描述导体中电流、电压和电阻之间关系的 定律。
电场强度
描述电场强弱的物理量,其大小与试探电 荷所受电场力成正比,与试探电荷的电荷 量成反比。
恒定电流
电流大小和方向均不随时间变化的电流。
电势与电势差
电势是描述电场中某点电势能的物理量, 电势差则是两点间电势的差值,反映了电 场在这两点间的做功能力。
电介质的极化现象
1 2
电介质的定义 电介质是指在外电场作用下能发生极化的物质。 极化是指电介质内部正负电荷中心发生相对位移, 形成电偶极子的现象。
极化类型 电介质的极化类型包括电子极化、原子极化和取 向极化等。
3
极化强度
极化强度是描述电介质极化程度的物理量,用矢 量P表示。极化强度与电场强度成正比,比例系 数称为电介质的电极化率。
磁场对载流线圈的作用
对于载流线圈,其受力可分解为沿线圈平面的法向力和切线方 向的力,分别用公式Fn=μ0I²S/2πa和Ft=μ0I²a/2π计算。
05
电磁感应原理及技 术应用
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律的内容
01
变化的磁场会产生感应电动势,感应电动势的大小与磁通量的
变化率成正比。
法拉第电磁感应定律的数学表达式
安培环路定理及其推广形式
安培环路定理
磁场中B沿任何闭合路径L的线积分, 等于穿过这路径所围面积的电流代数 和的μ0倍,即∮B·dl=μ0∑I。
推广形式
对于非稳恒电流产生的磁场,安培环路 定理可推广为 ∮B·dl=μ0∑I+ε0μ0∂/∂t∮E·dl。
磁场对载流导线作用力计算
载流导线在磁场中受力
当载流导线与磁场方向不平行时,会受到安培力的作用,其大 小F=BILsinθ,方向用左手定则判断。
电磁学PPT课件
目录
• 电磁学基本概念与原理 • 静电场分析与应用 • 恒定电流与稳恒磁场研究 • 电磁波传播与辐射特性探讨 • 电磁学在日常生活和工业生产中应用实例
01
电磁学基本概念与原理
Chapter
电场与磁场定义及性质
01
电场
由电荷产生的特殊物 理场,描述电荷间的 相互作用。
02
磁场
由运动电荷或电流产 生的特殊物理场,描 述磁极间的相互作用 。
3
方程组中各量的含义及相互关系
E(电场强度)、B(磁感应强度)、D(电位移 矢量)、H(磁场强度)、J(电流密度)、ρ( 电荷密度)等。
电磁波产生、传播和接收过程
电磁波的产生
变化的电场和磁场相互激发,形 成电磁波。
电磁波的传播
电磁波在真空或介质中传播,速度 取决于介质的性质。
电磁波的接收
通过天线等接收装置,将电磁波转 换为电信号进行处理。
描述稳恒磁场的方法
介绍描述稳恒磁场的物理量,如磁感应强度、磁通量等,并给出相 应的定义和计算公式。
稳恒磁场的性质
列举稳恒磁场的基本性质,如磁场的叠加性、磁场的无源性等。
洛伦兹力与霍尔效应原理
洛伦兹力的定义和公式
阐述洛伦兹力的概念,即运动电荷在磁场中所受到的力,并给出 相应的计算公式。
霍尔效应的原理
03
电场性质
对电荷有力的作用, 具有能量和动量。
04
磁场性质
对运动电荷或电流有 力的作用,也具有能 量和动量。
库仑定律与高斯定理
01
02
03
库仑定律
描述真空中两个静止点电 荷之间的相互作用力,与 电荷量的乘积成正比,与 距离的平方成反比。
电磁学全套ppt课件
由于磁场变化而产生的感应电动势。 其大小与磁通量变化的快慢有关,即 与磁通量对时间的导数成正比。
自感和互感现象在生活生产中应用
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时,它所产生的磁通量也会发生变化,从而在线圈自身中 产生感应电动势。自感现象在电子线路中有着广泛的应用,如振荡电路、延时电路等。
静电现象在生活生产中应用
静电喷涂
利用静电吸附原理进行 喷涂,提高涂层质量和
效率
静电除尘
利用静电作用使尘埃带 电后被吸附到电极上,
达到除尘目的
静电复印
利用静电潜像形成可见 图像的过程,实现文件
快速复制
静电纺丝
利用静电场力作用使高 分子溶液或熔体拉伸成
纤维的过程
03
恒定电流与电路基础知识
电流产生条件及方向规定
电流产生条件
导体两端存在电压差,形成电场 ,使自由电子定向移动形成电流
。
电流方向规定
正电荷定向移动的方向为电流方向 ,负电荷定向移动方向与电流方向 相反。
电流强度定义
单位时间内通过导体横截面的电荷 量,用I表示,单位为安培(A)。
欧姆定律与非线性元件特性
01
02
03
欧姆定律内容
在同一电路中,通过导体 的电流跟导体两端的电压 成正比,跟导体的电阻成 反比。
联系专业电工进行处理。
THANKS
感谢观看
特点介绍
正弦交流电具有周期性、连续性、可变性等 特点。其电压和电流的大小和方向都随时间 作周期性变化,且波形为正弦曲线。
三相交流电传输优势分析
传输效率高
三相交流电采用三根导线 同时传输电能,相比单相 交流电,其传输效率更高 ,线路损耗更小。
电磁学课件3 (1) 共44页PPT资料
(各向异性介质: 张量,可用 3 3 矩阵表示)
§4. 极化电荷
一. 极化电荷
二. ’ 与 P 的关系 三. ’ 与 P 的关系
外电场 E0 介质极化 P 极化电荷 q’
E = E0 + E’
附加电场 E’
一. 极化电荷
q'PdS
S
' 1
V
PdS
S
均匀极化时 ’ = 0
证明:均匀极化(极化强度为常矢) P = 常矢 任取一小立方体
两面与 P 垂直(dS1与 dS2 反向) dS1
dS2
P d S 1P d S 20
其余四面与 P 平行, P dS,
PdS0
P E
偶极子中垂线上的电场
E+ = E-
E = 2E+ cos
2410r2q l2/4
l/2 r2l2/4
1
40
(r2
ql l2/4)3/2
E+
E
P
Er
-q 0 +q
作业
p.114 / 3 - 2 - 1, 2, 4
§3. 电介质的极化
一. 两种极化方式 位移极化 取向极化
§1. 概述
一般规律(第一章,真空)—— 应用于 导体 (第二章) 电介质 (第三章)
微观上讲,物质内部也是真空 库仑定律在微观尺度成立(10-13 cm) 宏观是微观的统计平均,所以也成立
用一般规律(真空)来研究电介质
一个实例
§2. 偶极子
一. 电介质与偶极子 二. 偶极子在外场中受的力矩 三. 偶极子激发的静电场
大学物理《电磁学》PPT课件
电场和磁场都由电荷产生,也都由电荷的受力 情况来检验。那么,这两种场之间到底有什么本质 的区别呢?
众所周知,电荷的静止与运动都是相对观察者 而言的,我们对运动与静止的描述依赖于所选择的 参照系,这样看来,电场和磁场的区别,也只有相 对意义了。
具体地说:给定一试验电荷,在不同的参照系 上,测定该试验电荷的受力情况从而辨认其周围空 间的电场和磁场,所得描述结果是不同的。
作用于
运动电荷 B
产生
三、磁感应强度(Magnetic Induction)
1. 磁感应强度 B 的定义:
对比静电场场强的定义 F q0 E
将一实验电荷射入磁场,运动电荷在磁场中 会受到磁力作用。
实验表明
① Fm v
② Fm q0v sin
2
时Fm达到最大值
Fm
q0
v
θ=0 时Fm= 0,
①方向:
曲线上一点的切线
方向和该点的磁场方
B
向一致。②大小:ຫໍສະໝຸດ 磁感应线的疏密反映磁场的强弱。
③性质:
•磁感应线是无头无尾的闭合曲线,磁场中任
意两条磁感应线不相交。
•磁感应线与电流线铰链
通过无限小面元dS 的磁感应线数目dm与dS 的 比值称为磁感应线密度。我们规定磁场中某点的磁
感应强度的值等于该点的磁感应线密度。
i jk
F e 0 v y 0 e(v yBzi v yBxk )
Bx 0 Bz
Fz e v y Bx
Bx
Fz e vy
8.69 10-2 T
B
Bx2
B
2 y
0.1T
tan Bz 0.57
Bx
300
资料
原子核表面 中子星表面 目前最强人工磁场 太阳黑子内部 太阳表面 地球表面
第二章电磁学PPT课件
E10 (rR3)
-q
q
E24πq0r2 (R3rR2)
R3
E 30 (R 1rR 2)
E4 4π2q0r2
.
(R1r)
R2 R1
3U 8 O4π q0(R 1 3-R 1 2R 2 1)2.3 1 130 V
第二章 静电场中的导体和电介质
§2-1 静电场中的导体 §2-2 电容和电容器 §2-3 电介质 §2-4 电场的能量和能量密度
外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。
.
31
三 静电屏蔽
1 屏蔽外电场
E
E
外电场
空腔导体屏蔽外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.
.
32
2 屏蔽腔内电场
接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响.
接地导体电势为零
+
+
+
q
别带上电荷量q和Q.试求:
(1)小球的电势UR,球壳内、外表面的电势; (2)两球的电势差; (3)若球壳接地,再求小球与球壳的电势差。
解:小球在球壳内外表面感应出电荷-q、q
球壳外总电荷为q+Q。
Q
R2
q
R R1
.
35
(1)小球的电势UR,球壳内、外表面的电势
UR410(R q-R q1qR 2Q)
+
-+
R2
+
-
-
+-
R
1
+ +
-
+
+-*P-
R2 ,
C4π .
R 450 1
孤立导体球电容
例3 两半径为 R的平行长直导线中心间距为d ,
大学物理电磁学ppt完整版
大学物理电磁学ppt完整版contents •电磁学基本概念与原理•静电场性质及描述方法•稳恒电流与电路基础知识•磁场性质及描述方法•电磁感应现象和规律•电磁波传播与辐射特性目录01电磁学基本概念与原理电场与磁场定义电场由电荷产生的特殊物理场,描述电荷间的相互作用。
磁场由运动电荷或电流产生的特殊物理场,描述磁极间的相互作用。
库仑定律与高斯定理库仑定律描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与电荷量的乘积成正比,与距离的平方成反比。
高斯定理通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面内所包围的所有电荷的代数和除以真空中的介电常数。
毕奥-萨伐尔定律及应用毕奥-萨伐尔定律描述电流元在空间任意点P处所激发的磁场,与电流元的强度、电流元与P点的位矢以及电流元与P点之间的夹角有关。
应用计算载流导线、载流线圈等电流分布所产生的磁场。
洛伦兹力与安培力分析洛伦兹力描述运动电荷在磁场中所受到的力,与电荷量、电荷速度以及磁感应强度有关。
安培力描述载流导线在磁场中所受到的力,与导线中的电流、导线的长度以及磁感应强度有关。
02静电场性质及描述方法电荷分布与电势概念电荷分布描述电荷在空间中的分布情况,包括点电荷、线电荷、面电荷和体电荷等。
电势概念电势是描述电场中某点电势能的物理量,与电荷在该点的位置有关。
电势差则表示两点间电势的差值,与路径无关。
电势的计算根据库仑定律和电场强度的定义,可以推导出电势的计算公式。
对于点电荷,电势与距离成反比;对于连续分布的电荷,需要对电荷密度进行积分。
电场线电场线是描述电场分布情况的曲线,其切线方向表示电场强度的方向,疏密程度表示电场强度的大小。
等势面等势面是电势相等的点所构成的面,与电场线垂直。
等势面的形状和分布可以反映电场的性质。
绘制方法根据电场线和等势面的定义,可以采用矢量场可视化技术,如箭头图、流线图和色彩图等,来绘制电场线和等势面。
电场线及等势面绘制电偶极子与电多极子简介电偶极子由两个等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。
《电磁学》PPT课件
新型电磁材料与技术
超构材料、拓扑电磁学、量子电磁学等
电磁学与其它学科的交叉融合
电磁生物学、电磁化学、电磁信息学等
电磁学在高新技术领域的应用
5G/6G通信、太空探测、新能源技术等
未来电磁学技术发展趋势展望
高性能计算与仿真技术、智能电磁感知与 调控技术等
感谢您的观看
THANKS
正弦交流电路基本概念
1
正弦交流电路是指电流和电压随时间按正弦规律 变化的电路。正弦交流电具有周期性、连续性和 可叠加性等特点。
2
正弦交流电的基本参数包括振幅、频率、相位和 初相位等,这些参数决定了正弦交流电的性质和 特征。
3
正弦交流电路的分析方法包括时域分析法和频域 分析法,其中频域分析法在复杂交流电路分析中 具有重要意义。
处于静电平衡状态的导体,其内部电场被屏蔽,使得外部电场无法对 导体内部产生影响。
电介质极化现象及机理
1 2 3
电介质极化
电介质在静电场作用下,其内部正负电荷中心发 生相对位移,形成电偶极子,这种现象称为电介 质极化。
极化机理
电介质极化的机理包括电子极化、原子极化和取 向极化等。不同电介质在静电场中的极化程度不 同,这与其内部结构有关。
超导材料在电磁领域应用前景
01
超导材料的基本特 性
零电阻、完全抗磁性
02
超导材料在电磁领 域的应用
超导磁体、超导电缆、超导电机 等
03
超导材料应用前景 展望
高温超导材料、超导电子学器件 等
太赫兹技术发展现状和挑战
太赫兹技术的概念和特点
介于微波和红外之间的电磁波
太赫兹技术发展现状
太赫兹源、太赫兹探测器、太赫兹波谱仪等
电磁学—磁场PPT课件
对于N匝线圈:
pm
NISn
0
②利用本题结果,可导出长直螺线管 内轴线上的磁场:
B 0nI
单位轴线长度 上的匝数
§3.3磁场的高斯定理(Gausss Theorem for B)
1.磁感应线(magnetic field lines) (磁力线)
定义类似于电场线(略) 性质:①闭合
②不相交
磁场2
磁场的描述:B, wm
运动电荷2
磁感应强度 磁能密度
§3.2毕奥-萨伐尔定律及其应用 (Biot-Savart Law and Its Application)
1.磁感应强度(magnetic field)
实验: F
q B
v
Fv, B
F q,v
总结出:
F
qv
B
磁感应强度
Note: B=Fmax/qv
第三章 真空中的磁场 (Magnetic Field in Vacuum)
内容: 毕奥-萨伐尔定律 磁场的高斯定理 安培环路定理 洛仑兹力
§3.1 基本磁现象(Elementary Magnetic Phenomena)
⒈磁铁 磁铁
NS
⒉电流 磁铁
I
⒊电流 电流 I
I
磁现象的本质:
磁场1 运动电荷1
I
Idl
dB r
dB
0 4
Idl
r3
r
——毕奥-萨伐尔定律
Idl ——电流元
0=410-7Tm/A——真空磁导率
(permeability of vacuum)
Note:
由毕-萨定律可导出运动电荷产生的
磁场:
v qr
B
电磁学PPT课件:电磁感应-1
S
N
v
B
v
共同因素:穿过导体回路的磁通量发生变化。
2
法拉第于1831年总结出规律:
导
体
回
路
L
感应电动势 dΦ
dt
正方向约定: 正向与回路
L的正绕向成右手螺旋关系。 在此约定下, 式中的负号反 映了楞次定律 (Lenz law)。
3
说明:
1、任一回路中: B dS B cos dS
d
动的话,导线
r1
r2
r3
r r 框中的感应电 注意: 此时,不仅电流随
动势又为多少?
时也间随变时化间,变化1 、。3
18
0 I1L 2
ln
(r1 r1
r2 )(d r1) (d r1 r2 )
0L 2
ln
(r1 r1
r2 )(d r1) (d r1 r2 )
dI1 dt
dl ab
若B const . ,V const . ,则 (b)
a
b
B
动ab (V B) d l (V B) ab
(a)
若 V、B 、ab 彼此垂直,
动ab
V
则
动ab BV ab
a
动ab方向:a b 。
29
[例3]:如图示,
OA
L,B
OA
,B
const
与假定方向相反 同向
6
3、 电磁感应定律的一般形式
N
匝线圈串联:
(
i
dΦi dt
)
dd(t i Φi)
令 Φi — 磁链(magnetic flux linkage)
i
于是有
《电磁学电磁场》PPT课件_OK
) dS
t
D
dS
(S) t
d
D
dS
d
全电流在任何情况下都
I I0 Id dt S
dt
是2连021/续8/2的9 ,具有闭合性
2
安培环路定理的推广
• 非恒定情况下,全电流为
I I0
(S)
(S)
改写为 H
(L)
D t
dl
dS
=
(S)
( j0
(S)
j0 dS
8
L
I0 +
L内SD源自dSt微分形式 介质方程
D = e0
E
=
B
D 0r E
B 0rH
t
j0
E.
B = 0
H = j0
D t
j0 (E + v B)
介质以速
度v运动
如果有任何非静电力
j0 (E + K)
2021/8/29
6
• 电磁场的规律由Maxwell方程组和介质性质的方程 决定
n (D2 D1) 0 n (E2 E1) 0
体与真空的
界面 n H外 j0
以上设界面上没有自由电荷和无传导电流 Maxwell 方 程 组
n两 (种j2导体j界1)面上 ,j法t0 向连n 续(,E2E切E向1)连续0
的微分形式+ 介质方程+边 界条件,唯一 地确定解
2021/8/29
• 位移电流与涡旋电场两个假说具有十分重要 的意义,不仅为建立统一的电磁场理论奠定 了基础,而且预言了电磁波的存在
• 例题1
• 例题2
2021/8/29
5
麦克斯韦方程组各向性同介性质线