大学物理磁学
大学物理知识点(磁学与电磁感应)
y
Idl B
B
dF
dF
I
Idl
x L 任意闭合平面载流导线在均匀磁场中所受的力为零 。 F3 P 注：载流线圈在均匀磁 F2 M 场中所受力矩不一定为 零 B I O F 1 M Npm B en N F4
在均匀磁场中
F BIL
o
P
＊＊应用介质中安培环路定理解题方法＊＊
I 0 Bo
2R
2 IR 0 pm B 0 3 3
2x
2πx
注意：在一定的x处，磁场强弱随载流环的半径变 化，故可用求极值的方法讨论轴线某一定点处磁 场随载流环半径变化的趋势。
无限长柱面电流的磁场
无限长柱体电流的磁场
L1
r
R
I
L2
r
B
0 I
2π R
o R
r
二、磁场的基本性质
1、 感生电动势
S定
B dS i s t
方向由楞次定律判断
o
B变
2、 感生电场
B Ei dl s t dS
感生电场是涡旋场，其电场线与磁感 应强度增大的方向成左手螺旋关系。
3、 感生电场与感生电动势的计算 感生电场 ： 当变化的磁场的分布具有特殊对称性时： 1 dB Ei r (r R) 2 dt
五、磁场的能量
1、通电线圈的自感磁能 2、磁场的磁能
1 2 Wm LI 2
目前范畴内：
1 1 2 1 2 w m H B BH 2 2 2
W m V w m dV
电磁学基本物理图象
运动
电荷
激 发
电流
激 发
磁学知识点总结大学
磁学知识点总结大学1. 磁场的基本概念磁场是指周围空间中存在磁力的区域。
磁场具有方向和大小，通常用磁感应强度表示。
磁场由磁性物质产生，其作用范围称为磁场区域。
磁场的方向可以用磁力线表示，磁力线是磁场中任意点的切线方向。
在磁场中，物体会受到磁力的作用。
磁场通常由磁铁或电流产生，磁场的强弱取决于磁体的大小和形状，以及电流的大小和方向。
2. 磁场的性质磁场具有一些特殊的性质，主要包括磁场的方向性、磁场的非平衡性和磁场的相互作用性。
磁场的方向性指的是磁场具有方向性，即具有南北极之分，磁场线从磁北极指向磁南极。
磁场的非平衡性指的是磁场能够将磁性物质排列成不同的磁态，表现出磁性。
磁性物质在外磁场的作用下会受到磁化，形成磁矩，具有磁性。
磁场的相互作用性指的是磁场可以相互作用，并对相互作用的物体产生一定影响。
3. 电磁感应电磁感应是指磁场和电场相互作用产生电流的现象。
电磁感应根据磁场的变化形式可以分为恒定磁场中的电磁感应和变化磁场中的电磁感应。
恒定磁场中的电磁感应主要是指在磁场中运动的导体上会感应出感应电动势，从而产生感应电流。
变化磁场中的电磁感应是指当磁场的磁感应强度发生变化时，也会感应出感应电动势，从而产生感应电流。
4. 电磁感应现象的应用电磁感应现象在现实生活和工业生产中有着广泛的应用。
例如，变压器就是利用电磁感应现象实现电能的传输和功率的调整。
电磁感应现象还用于发电机的工作原理中，通过电磁感应产生电流，从而实现能量的转化。
电磁感应现象还广泛应用于感应炉、电磁制动器、电磁铁等工业设备中。
5. 磁性材料的特性磁性材料是指在外磁场的作用下，能够形成磁化和显示磁性的物质。
根据磁性材料的不同性质，可以将其分为铁磁材料、铁氧体材料和顺磁材料三类。
铁磁材料是指在外磁场的作用下，能够产生较强的磁化和显示出较强的磁性，例如铁、镍、钴等。
铁氧体材料是指在外磁场的作用下，可以产生磁化和显示出磁性，但磁性较弱，如铁氧体、铁氧氧石、铁氧氢石等。
大学物理-磁学习题课和答案解析
2． 均匀磁场的磁感应强度 B 垂直于半径为r的圆面．今
4． 如图，在面电流线密度为 j 的均匀载流无限大平板附近， 有一载流为 I 半径为 R的半圆形刚性线圈，其线圈平面与载流 大平板垂直．线圈所受磁力矩为 ，受力 0 0 为 ．
μ
5、（本题3分） 长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体组成，两导体 中有等值反向均匀电流I通过，其间充满磁导率为μ的均匀磁介 质．介质中离中心轴距离为r的某点处的磁场强度的大小H I =________________ ，磁感强度的大小B =__________ ． I 2 r 2 r
B (A) B (B) √ R B x (D) O 圆筒 电流 O x
B
0 I (r R) 2r
(r R)
O B
R
x O (C) x O
B
(E)
B0
O
R
R
x
R
x
2、（本题3分）一匀强磁场，其磁感强度方向垂直于纸面(指 向如图)，两带电粒子在该磁场中的运动轨迹如图所示，则 (A) 两粒子的电荷必然同号． (B) 粒子的电荷可以同号也可以异号． (C) 两粒子的动量大小必然不同． (D) 两粒子的运动周期必然不同．
（C） B dl B dl , BP BP 1 2
（D） B dl B dl , BP1 BP2
L1 L2
L1
L2
L1
L2
[ ]
5．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OY轴上，且线圈可 绕OY轴自由转动，则线圈 （A）作使 角减小的转动． （B）作使 角增大的转动． （C）不会发生转动． （D）如何转动尚不能判定．
大学物理磁学部分复习资料..
41 磁 学基本内容一、稳恒磁场 磁感应强度1． 稳恒磁场电流、运动电荷、永久磁体在周围空间激发磁场。
稳恒磁场是指不随时间变化的磁场。
稳恒电流激发的磁场是一种稳恒磁场。
2． 物质磁性的电本质无论是永磁体还是导线中的电流，它们的磁效应的根源都是电荷的运动。
因此，磁场是运动电荷的场。
3． 磁感应强度磁感应强度B是描述磁场的基本物理量，它的作用与E 在描述电场时的作用相当。
磁场对处于其中的载流导线、运动电荷、载流线圈、永久磁体有力及力矩的作用。
可以根据这些作用确定一点处磁场的强弱和方向——磁感应强度B。
带电q 的正点电荷在磁场中以速度v运动，若在某点不受磁力，则该点磁感应强度B 的方向必与电荷通过该点的速度v平行。
当该电荷以垂直于磁感应强度B 通过该点时受磁力⊥F ，则该点磁感应强度大小qvF B ⊥=，且⊥F ，v ，B两两互相垂直并构成右手系。
二、毕奥—萨伐尔定律 运动电荷的磁场1． 磁场的叠加原理空间一点的磁感强度等于各电流单独存在时在该点产生磁感应强度的矢量和：∑=ii B B 可推广为 ⎰=B d B42B d是电流强度有限而长度无限小的电流元l d I 或电流强度无限小而空间大小不是无限小的元电流的磁场。
上式中矢量号一般不能略去，只有当各电流产生磁场方向相同时，才能去掉矢量号。
2． 毕奥—萨伐尔定律电流元l d I 在空间一点产生的磁场B d为： 304rr l d I B d πμ⨯= 大小： 02I sin(I ,r)dB 4r dl dl μπ∠=方向：B d 垂直于电流元l d I 与r 所形成的平面，且B d与l d I 、r构成右手螺旋。
3． 电流与运动电荷的关系导体中电荷定向运动形成电流，设导体截面积为S ，单位体积载流子数为n 。
每个载流子带电q ，定向运动速率为v ，则nqvS I =。
电量为q 的带电体作半径为R 、周期为T 的匀速圆周运动相当于半径为R 、电流强度T q I /=的圆电流，具有磁矩TqR I R p m 22ππ==。
大学物理磁学教案
课程名称：大学物理授课班级：XX级XX班授课教师：XXX授课时间：XX年XX月XX日教学目标：1. 理解磁场的基本概念和性质。
2. 掌握磁感应强度、磁通量、洛伦兹力等基本公式。
3. 熟悉安培环路定律及其应用。
4. 能够运用左手定则和右手螺旋法则判断磁场的方向和受力情况。
教学内容：1. 磁场的基本概念和性质2. 磁感应强度和磁通量3. 洛伦兹力4. 安培环路定律5. 磁场中的电流和电荷教学过程：一、导入新课1. 回顾静电场的基本概念和性质。
2. 引入磁场，强调磁场是电荷运动产生的。
二、讲解重点内容1. 磁场的基本概念和性质- 磁场的定义：磁场的方向由磁感线表示，磁感线的疏密表示磁场的强弱。
- 磁场的性质：磁场的叠加原理、磁场的保守性。
2. 磁感应强度和磁通量- 磁感应强度的定义：单位面积内垂直于磁场方向的磁通量。
- 磁通量的定义：穿过某一面积的磁感线的总数。
3. 洛伦兹力- 洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的力。
- 洛伦兹力公式：\( \mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \)4. 安培环路定律- 安培环路定律的内容：闭合曲线上的磁场线积分等于该闭合曲线所包围的电流乘以真空磁导率。
- 安培环路定律的应用：计算简单电流产生的磁场。
5. 磁场中的电流和电荷- 毕奥-萨伐尔定律：描述载流导线产生的磁场。
- 磁矩和磁力矩的定义及计算。
三、课堂练习1. 计算简单电流产生的磁场。
2. 应用安培环路定律计算磁场。
3. 判断磁场的方向和受力情况。
四、课堂小结1. 回顾本节课的主要内容。
2. 强调磁场的基本概念和性质、磁感应强度、磁通量、洛伦兹力、安培环路定律等。
五、课后作业1. 复习本节课所学内容，完成课后习题。
2. 查阅相关资料，了解磁学在实际应用中的例子。
教学反思：本节课通过讲解磁场的基本概念和性质、磁感应强度、磁通量、洛伦兹力、安培环路定律等，使学生掌握了磁学的基本知识。
《大学物理磁学》ppt课件
目录
• 磁学基本概念与原理 • 静电场中的磁现象 • 恒定电流产生磁场及应用 • 电磁波与光波在磁学中的应用 • 铁磁物质及其性质研究 • 现代磁学发展前沿与挑战
01
磁学基本概念与原理
磁场与磁力线
01 磁场
由运动电荷或电流产生的特殊物理场，具有方向 和大小，可用磁感线描述。
通过分析带电粒子在静电场中的运动规律，可以 03 了解电场分布和粒子性质等信息。
静电场和恒定电流产生磁场比较
静电场和恒定电流都可以产生磁场，但它们产 生的磁场具有不同的特点。
静电场产生的磁场是瞬时的，随着静电场的消 失而消失；而恒定电流产生的磁场是持续的， 只要电流存在就会一直产生磁场。
此外，静电场和恒定电流产生的磁场在分布、 强度和方向等方面也存在差异。
02 磁力线
形象描述磁场分布的曲线，其切线方向表示磁场 方向，疏密程度表示磁场强度。
03 磁场的基本性质
对放入其中的磁体或电流产生力的作用。
磁感应强度与磁通量
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B表示， 单位为特斯拉（T）。
磁通量
描述穿过某一面积的磁感线条数的物理量，用Φ表 示，单位为韦伯（Wb）。
电磁铁
利用恒定电流产生的磁场来制作电磁 铁，用于吸附铁磁性物质或作为电磁
开关等。
电磁炉
利用恒定电流产生的交变磁场来加热 铁质锅具，从而实现对食物的加热和
烹饪。
电机与发电机
电机是将电能转换为机械能的装置， 而发电机则是将机械能转换为电能的 装置。它们的工作原理都涉及到恒定 电流产生的磁场。
磁悬浮列车
利用恒定电流产生的强磁场来实现列 车的悬浮和导向，具有高速、安全、 舒适等优点。
磁学总结
2.载流导线、线圈在磁场运动时磁力对其作功：
A Id
Harbin Engineering University
稳 恒 磁
0 Idl r dB 4 r 3 磁感应强度 B 0 qv r B 4 r 3 无源场 B ds 0
dB
5、求出载流导体的场强
Bx
0 I
R
2
/2
sin d
0 /2
0 I
2 R
x
0 I By 2 R
2 x
0 I cos d 2 R 0
2 1/ 2 y
(o) P
B (B B )
0 I 2
2 R
1.8×10-4 T
Harbin Engineering University
harbinengineeringuniversityharbinengineeringuniversityharbinengineeringuniversityharbinengineeringuniversity定律dt楞次定律麦氏方程组电动势dtdtdidtdiharbinengineeringuniversityharbinengineeringuniversity1两根平行无限长直导线相距为d载有大小相等方向相反的电流i电流变化率didt方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d如图所示
F2 0
面向上．
F F1 0.34 N， 方向垂直环
Harbin Engineering University
s
场的性质
有旋场
H dl I i
L
场
场与物质 的作用 场对研究物 体的作用
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
大学物理——电磁学
大学物理——电磁学电磁学是物理学中的一门基础学科，研究电荷之间相互作用的规律性和电磁波的产生、传播以及与物质的相互作用。
电磁学的理论和应用范围广泛，是现代通讯、信息技术、能源领域中必不可少的一门科学。
1. 静电学静电学是电磁学的一个分支，主要研究静电场、电荷分布和电势等基本概念及其相互关系。
静电学的基本定理是库仑定律，它描述了电荷之间的相互作用力与其距离的平方成反比。
此外，静电学还研究电荷密度、电场强度、电荷守恒定律、高斯定理等。
2. 恒定电流学恒定电流学是研究静态电荷（即不随时间变化的电荷）所产生的电流和电场。
这一分支的基本定理为安培定律，它描述了电流与导线长度、截面积的乘积和导体电荷密度的乘积成正比。
恒定电流学还研究电阻、电势差、欧姆定律、基尔霍夫定律等。
3. 电磁场电磁场是指在空间中存在的包含电场和磁场的物理场。
电磁场的基本方程是麦克斯韦方程组，它是电磁学研究的核心。
麦克斯韦方程组包括四个方程，其中两个是描述电场的方程，另外两个是描述磁场的方程。
这些方程可以用来描述电磁波的产生、传播和与物质的相互作用等现象。
4. 电磁波电磁波是电场和磁场在空间中传播的波动现象。
电磁波的产生需要电荷在空间中振动，形成变化的电场和磁场，产生一种横波。
电磁波的特点是在真空中传播，速度是光速，而且具有波长和频率等特征。
电磁波的应用极广，包括无线通信、雷达、移动通讯等。
5. 辐射现象辐射现象是指电荷加速时会产生电磁波辐射的现象。
这一现象是电子学的基础，也是实现电子器件中心频率和带宽的重要途径。
辐射现象的基本定理是洛伦兹方程，它描述了电子发射电磁辐射能量的表达式。
强烈的电磁辐射还会带来安全风险，例如核辐射和光辐射等。
总之，电磁学是一门广泛应用的学科，在通讯技术、信息技术、能源等领域中都有着重要的应用。
它不仅具有基础理论的重要性，还承担着促进社会发展和改善人类生活的使命。
6. 电动力学电动力学是电磁学的一个分支，主要研究带电粒子在电场和磁场中的运动规律。
大学物理电磁学
大学物理电磁学
第一章：静止电荷的电场
讲授内容：电荷、库仑定律、电场和电场强度以及场强叠加原理、电场线和电通量、高斯定律、利用高斯定律求静电场的分布基本要求：掌握静电场场强的概念及其叠加原理、能求解连续带电体的场强分布；理解用高斯定理律计算电场的条件和方法本章重点：电场强度的矢量叠加性、高斯定律
本章难点：微积分的应用
1.库仑定律
注意：矢量符号的印刷体以黑体加粗表示，手写书写体时必须带上标箭头。
2. 叠加原理：两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力等于各个点电荷。
单独存在时对该点电荷的作用的矢量和。
3.电场：是电荷周围空间里存在的一种特殊物质。
4.电场强度：是用来表示电场的强弱和方向的物理量，下面是定义式。
5.电场线：是为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线。
电场线的特性：
a.始于由正电荷，止于负电荷；
b.电场线不相交；
c.静电场线不闭合；
（曲线上每一点的切线方向为电场方向；电场线的疏密程度代表场强大小）
6.电通量：通过电场中某一个面的电场线数叫做通过这个面的电场强度通量。
注：一般规定由内向外的方向为各处面元法向的正方向。
7.高斯定律：
8.电偶极子：电偶极子由等量异号电荷构成，电偶极矩方向由负电荷指向正电荷。
大学物理《电磁学》
以波动形式传播的电磁场，包括无线电波、可见光、不可 见光（紫外线和红外线）、X射线和伽马射线等。
电磁学的发展历程
17世纪
牛顿的力学体系建立，为电磁学的发展奠定了基 础。
18世纪
库仑定律和安培定律的发现，揭示了电荷和电流 之间的相互作用规律。
19世纪
法拉第和麦克斯韦的贡献，提出了电磁感应理论 和麦克斯韦方程组，统一了电学和磁学的规律。
掌握常用的数据处理方法，如平均值、 中位数、标准差等统计量的计算，以 及数据的线性回归分析、曲线拟合等。
06 电磁学的应用案例分析
高压输电线路的设计与优化
高压输电线路的设计
在高压输电线路的设计过程中，需要考虑电磁场的分布、线路的电阻、电感等参数，以及线路的机械强度和稳定 性。
优化设计
通过优化设计，可以降低线路的损耗、提高输电效率，同时减少对周围环境的电磁干扰。
电磁学在生活和科技中的应用
01ห้องสมุดไป่ตู้
02
03
04
无线通信
无线电波用于长距离通信，包 括广播、电视和移动通信等。
电力传输
利用磁场和电场的相互作用， 实现电能的远距离传输。
医疗成像
如X射线和磁共振成像技术， 利用电磁波探测人体内部结构
。
新能源
太阳能电池利用光电效应将光 能转化为电能，风力发电利用 风能驱动发电机产生电能。
法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
楞次定律
感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化。
麦克斯韦方程组的推导与解释
推导过程
基于安培环路定律、法拉第电磁感应 定律等基本原理，通过数学推导得到 麦克斯韦方程组。
解释
《大学物理磁学》课件
利用核自旋磁矩进行研究物质结构和化学键的谱学技术。NMR可应用于有机化学、药物化学、石油化 工等领域，用于分析分子结构和化学反应机理。
磁性材料在电子器件中的应用
磁性材料
具有铁磁、亚铁磁等性质的金属和非金属材 料，如铁、钴、镍及其合金。磁性材料具有 高磁导率、低矫顽力等特点，广泛应用于电 子器件中。
洛伦兹力，用于描述磁场对运动电荷的作用。
磁场对电流的作用
安培力，用于描述磁场对电流的作用。
磁场对磁体的作用
磁体之间的相互作用力，与磁体的磁感应强度和距离 有关。
02
磁场与电流
奥斯特实验与安培环路定律
奥斯特实验
揭示了电流的磁效应，即电流能在其 周围产生磁场。
安培环路定律
描述了电流与磁场之间的关系，即磁 场线总是围绕电流闭合。
铁磁性
铁、钴、镍等金属具有显著的铁磁性，其内部原子、分子的自旋磁矩在一定条件 下自发排列形成磁畴。
磁畴结构
铁磁体内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴。不同磁畴的磁化方向不同， 导致宏观上铁磁体的磁化强度呈现出复杂的空间分布。
磁记录与磁头技术
磁记录
利用磁介质记录信息的技术，通过改变 磁介质表面的磁场方向实现信息的存储 。
详细描述
磁场对光的干涉和衍射具有重要影响。在磁场作用下，光的干涉和衍射现象会发生变化，表现为干涉条纹的移动 和衍射角的改变。这些现象在物理学中具有重要的应用价值，如光学仪器设计、光谱分析和量子力学等领域。
05
磁学的应用
磁力机械与磁力悬浮
磁力机械
利用磁场力实现机械运动的装置，如磁力泵、磁力传动器等。磁力机械具有无接触、无摩擦、低能耗等优点，广 泛应用于化工、制药、石油等领域。
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。
大学物理电磁学ppt完整版
05 电磁感应现象和 规律
法拉第电磁感应定律内容
01
法拉第电磁感应定律指出，当一个回路中的磁通量发生
变化时，会在回路中产生感应电动势。
02
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即e=-
dΦ/dt，其中e为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。
03
法拉第电磁感应定律是电磁学的基本定律之一，揭示了
电磁感应现象的本质和规律。
01
变化的电场和磁场相互激发，形成电磁波。
电磁波传播方式
02
电磁波在真空中以光速传播，不需要介质。
电磁波传播特性
03
电磁波具有横波特性，电场和磁场振动方向相互垂直，且与传
播方向垂直。
电磁波谱及其在各领域应用
电磁波谱
按频率从低到高可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、 X射线和伽马射线等。
无线电波
处于静电平衡状态的导体具有静电屏蔽效应，即外部电场 对导体内部无影响。这种效应在电磁屏蔽、静电防护等方 面有重要应用。
03 稳恒电流与电路 基础知识
稳恒电流条件及特点
稳恒电流条件
电路中各处电荷分布不随时间变化，即达到动态平衡状态。
稳恒电流特点
电流大小和方向均不随时间变化，呈现稳定的流动状态。
欧姆定律与非线性元件分析
技术应用
激光在科研、工业、医疗等领域有着广泛的应用，如激 光测距、激光雷达、激光切割、激光焊接、激光打印、 激光治疗等。随着科技的不断发展，激光的应用领域还 将不断扩大。
THANKS
感谢观看
激光原理及技术应用
激光原理
激光是一种特殊的光源，具有单色性、方向性和相干性 三大特点。激光的产生需要满足粒子数反转和光放大两 个基本条件。在激光器中，通过泵浦源提供能量，使工 作物质中的粒子被激发到高能级，形成粒子数反转分布。 当有一束光通过工作物质时，与激发态粒子相互作用， 产生受激辐射，发出与入射光相同的光子，实现光放大。 通过反射镜的反馈作用，使得光在激光器内来回反射， 不断被放大，最终从输出镜射出形成激光。
大学物理第二章电磁学PPT课件
第六章 稳恒磁场
（第一讲）
主讲：王建星
作业：6-1、6-2、6-3 本章重点： 1 .毕奥-萨伐尔定律 2 .安培环路定理 3 .求磁力的安培定律
预习：§6. 4
第六章 稳恒磁场 §6. 1 磁感(应)强度 一．基本磁现象
1．安培假说：(1822年)
1) 一切磁现象都是电流 (或运动电荷)产生的; 2) 组成磁铁的最小单元(“磁分子”)是环形电流。
B= —— 2R
O
(6-J1)
4) 若线圈是由N 匝细导线组成 可看成是N匝圆电流的磁场的迭加
O
x
x
B=N ————— 2(R2+ x2)3/2
0 IR2
(6-J2)
记住以上两类典型载流导线的B公式，解题时可直接引用！
① 任取一 I d l ，写出 d B 的大小、标明方向； ② 建立坐标，将d B 分解 d Bx d B y d Bz
③ 求各分量的积分和，Bx
④ 合成
B Bx i B y j Bz k
2 x 2 y 2 z
dB
L
x
By d By Bz d Bz
磁场
运动电荷②
2． 磁场对外表现 ① 磁场对引入其中的磁铁、运动电荷或载流导体有磁力作用；
② 载流导体在磁场中移动时，磁场力一般要作功。 与电场的规律非常相似 ——可借用电场的描述方法
三. 磁感(应)强度
洛仑兹力 磁场对运动电荷的作用力的规律： 当运动试探电荷以一定速率 v 、 磁 场 沿不同方向通过某点时,电荷所 y 受的磁力不同! 1. 存在一个特定的方向：电荷 沿该向运动不受磁力作用。 此方向与电荷种类无关. x 2.电荷沿不同于特定方向的 磁力 速度通过场中某点时， 的方向总是垂直于速度与该 特定方向组成的平面。
《大学物理》第三篇电磁学
找比较对象 类象
重要作用： (1) 是提出科学假说的重要途径； (2) 是科学阐述或理论证明的辅助手段； (3) 在解决问题的过程中起启发思路、触类旁通的作用。
注意：类比推理所得结论是或然的，需证实或证伪。
3-15-2
磁场
静电场 电
感生 场 电场
一般 电场
高斯定理
SB dS 0
S D0 dS
物质存在的两种基本形式：实物和场
共性：能量、动量、质量
•场能对其中的物体做功 ——表明场有能量
•引力红移与偏折、光压等实验 ——表明场有质量和动量
可相互转化（如正负电子对湮没、同步辐射）
1、电磁场的能量密度与能量
电场能量密度
1 we 2 E D
磁场能量密度
wm
1 2
BH
电磁场能量密度
w
we
S D0 dS
ρdV
V
L E0 dl 0
SB dS 0
D
LH dl S ( j t ) dS
SB dS 0
LH dl S j dS
静电场 基本方程
静电场 基本方程
麦克斯韦方程组是对电磁场宏观规律的 全面总结和概括！
是经典物理三大支柱之一。
再看积分形式的麦克斯韦方程组
jE
2 t
由矢量运算公式： a (b c ) (a b) c b (a c )
(H E) ( H ) E H ( E)
1
(D E
BH)
(H
E)
jE
2 t
(E H ) j E
dW 1
dt
2 V t (D E B H )dV
jD πr 2
2） r >R
大学物理磁学课件 (PDF格式)
规定：流向与环路绕向成右手螺旋的电流为正。
③、式中的B 是由空间所有的电流产生； I2 ∑Ii =0时， B并不一定等于零。 ④、I 不能是部分电流。
�
I1
� � ∫ B ⋅ d l = B ⋅ 2π r = µ 0 I
L
B=
µ 0I 2π r
②、r<R 圆柱体外距离轴线r的P点
� � ∫LB ⋅ dl = B2π r = µ0 ∑ Ii
−7 −2
r
P
方向：Idl × r
� �
� � � µ 0 Idl × r dB = 4π r 3 � B =
r
P
由磁场叠加原理可得载流导线在Ｐ点的磁感应强度：
µ 0 = 4π ×10 N • A ，真空中磁导率 式中
Id l 与矢量 的夹角 r θ 是
�
�
∫
� µ dB = 0 4π
� dB dN
=
µ0 4π
� � qv × r
r
3
方向由右手螺旋法则确定，
� � 垂直于 v 与r 所组成的平面。
� � Φm = ∫∫S B cosθ ⋅dS = ∫∫ B ⋅ dS
用 " Φ m " 表示。
二、高斯定理
穿过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。
� � B ∫∫ ⋅ dS = 0
S
1 、圆形环路 � � B ∫ ⋅ d l = ∫ Bdl cos θ = B ⋅ 2π r
B= N
µ0 I 2R
2( R2 + x2 )3 2 µ nI x x B = ∫ dB = 0 [ 2 2 2 1 2 − 2 1 2 1 2 ] 2 ( R + x2 ) ( R + x1 )
大学物理磁学实验报告
大学物理磁学实验报告实验名称：磁场的测量实验目的：1. 学习和掌握磁场的基本概念和性质。
2. 掌握测量磁场的方法和技巧。
3. 通过实验验证磁场的数学模型。
实验器材：1. 磁感强度测量仪。
2. 磁场均匀区与非均匀区的两组线圈3. 功率电源、电阻箱等。
实验原理：根据安培环路定理，磁场的磁感应强度B是以一定方向通过一个闭合回路的磁通量Φ与这个闭合回路的环路积分值之比。
实验步骤：1. 将磁感强度测量仪对准磁场，调整磁感强度测量仪上的方向指示器与磁场相符。
2. 调整磁感强度测量仪上的刻度，使指针指到零刻度处。
3. 测量磁感强度测量仪在磁场中的位置，记录下磁感强度测量仪的示数。
4. 移动磁感强度测量仪，测量不同位置的示数，并记录下来。
5. 根据测量的数据，绘制出磁感强度与位置的关系图。
6. 使用另一组线圈重复以上步骤。
实验数据处理：1. 将测量得到的磁感强度与位置的数据绘制成图像。
2. 利用线性回归方法，得到曲线的斜率，即磁感强度的变化率。
3. 计算磁感强度的平均值，以及相对误差。
实验结果分析：通过实验，测得了磁场中磁感强度与位置的关系图。
根据曲线的斜率，可以得到磁感强度的变化率，即磁场的强度大小。
同时计算磁感强度的平均值，可以得到实验结果的准确性。
实验结论：1. 磁感强度与位置存在线性关系。
2. 测量结果与理论预期基本吻合，实验结果较为准确。
实验心得：通过本次实验，我学习了磁场的基本概念和性质，掌握了测量磁场的方法和技巧。
同时，实践了实验数据的处理和结果分析方法，提高了自己的实验能力。
这次实验使我更加深入地理解了磁场的特性，也让我对物理实验产生了更浓厚的兴趣。
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1 x 1 2 2 2 2 W k ( m )v (V ) A sin ( t ) 2 u 2
1 x 2 2 2 可以证明： W p Wk (V ) A sin ( t ) 2 u
o
体积元 V 的总能量
2 2 2
x
V
X
x W Wk W p VA sin ( t ) u
) ]
P
Y L 0
例3. 若是下图情况，波动方程如何？
u
X
x L y A cos[ ( t u
) ]
注意：
2
根据
10 波动方程还有其它形式
x y A Leabharlann os[( t ) ] ut x y A cos[2( ) ] T
2 y A cos[ ( ut x ) ]
注意 ：10 T波 T振 , 波 振 20
u波 u振
四 波的几何描述 (波线 波面 波前)
(1) 波阵面（波面）：
振动位相相同的 点组成的面 。 球面波的波面是球面。 平面波的波面是平面。 点波源产生球面波。 球面波在远处可看成平面波。
波阵面
(2) 波前：最前头的波面叫波前。 (3) 波线：与波面垂直，指向波的传播方向的线。
y0 A cos t
写出波动方程。 解：
y
u
o
x
y0 A cos t
x y A cos[ (t )] u
例 2. 已知 P 点的振动方程 u Y
o
P
y p A cos(t )
L
x
X
试写以 o 为原点的波动方程
解： 波动方程为：
y A cos[( t
xL u
o
20 将波动方程 确定 t
= t0
（波动图像）
x
振动图象
波动图象
λ
ｙ
Ｔ Ａ Ｔ
ｙ
ｔ
图象
Ａ
Ｘ
表示一个质点在各个时刻对平 物理意义 衡位置的位移
横坐标 纵坐标 表示时间 振动质点对平衡位置的位移
表示某一时刻各个质点对平 衡位置的位移
表示各个质点的平衡位置 各个质点对平衡位置的位移 整个波形沿传播方向随时间 平移 同一介质中，波形作匀速直 线运动，各质点作简谐运动
y
O
在最大位移处:
x
W p Wk 0
在平衡位置处: 注意：
W p Wk 等于最大值 谐振子 Wk max W p min 系统能量守恒
波
Wk max W p max
V内的能量不守恒！
3. 能量密度
W x 2 2 2 w A sin ( t ) V u
4. 平均能量密度
P I wu S
波的强度
50根据波形曲线 可写出波动方程。
60 由旋转矢量知 0、1、2、3、4等各点的初位相。
y( m )
01 0
0
1
2
3
u =12(m.s-1)
t=0
1
4
x( m ) t=T/4
2
2 0
、u
3 2
4
70 根据 A、 、0 坐标原点振动方程：
L y A cos[ (t t0 ) ] A cos[ (t ) ] u
Y L u
O
P
X
如果P点位于o点左侧，则P点要比o点多振动t0=L/u。
L y A cos[ (t t0 ) ] A cos[ (t ) ] u
L
P O Y u X
λ λ
ｏ
x
λ
(2)周期T：波传播一个波长所用的时间。
ｙ
ｏ
ｘ
λ
振源振动一个周期，波向前传递一个波长
7
(3)频率υ：单位时间内，波推进的距离中包含的完整的波 长的数目。 (4)波速u： 振动状态（位相）传波的速度。 （大小由媒质的性质决定, 与波源的振动速度无关)
1 T
u T
振动从o点传播到P点需时t0=x/u
P点只振动了t-t0=t-x/u 即当o点的相位为ωt+时, P点的相位则是ω(t-x/u)+. 于 是点P在时刻t的振动方程为
x y A cos[( t ) ] —平面简谐波波函数 u
如果P点位于o点右侧，则P点要比o点少振动t0=L/u。
21
⑵波函数：
y
t t=0
22
10-3 波的能量
一 波动能量的传播 1. 质点振动的速度
x y A cos[( t )] u
x x y v A sin[( t )] A cos[( t ) ] u 2 u t
2. 波的能量 设一平面余弦波在密度为 的理想媒质中沿x方向传播
波前 球面波——
波
面
波线
平面波——
波 面
波 前 波线
10-2 平面简谐波的波函数 波源的各点都作简谐振动，产生的波是简谐波，前进 y 中的波称为行波。 u P(x,0) x o 一 平面简谐波的波函数 以横波为例，y 方向振动，以速度u向x方向传播： （无限大均匀媒质无吸收的情况）设原点处质点作谐振动 的振动方程为 yo A cos( t )
第10章 波动
波动：振动在空间的传播过程称为波动。
波
1. 2. 3. 4.
机械波 电磁波 物质波
本质不同，但具有共同特征：
都是由物质间的相互影响引起的。 以有限的速度传播，伴随着能量的传递。 都有干涉、衍射现象，横波有偏振。 服从共同的数学规律。
水波
10-1 机械波的几个概念
一 机械波的形成 条件: 波源（激发波动的振动系统。） 连续的弹性媒质。 1．机械波产生的过程： 例如：绳子的抖动（绳子一端的质点作竖直方向的谐 振动就是波源）
二 波函数的物理含义：
10 将波动方程 确定 x=x0 （振动图像）
x y A cos[( t ) ] y f ( x , t ) u
y f (t )
x0 y A cos[( t ) ] u
表示x0处质点的振动方程
x y A cos[( t 0 ) ] y f ( x ) u 表示t0时刻, 波线上各质点的位移分布波形图 y
0
y( m )
01
u =12(m.s-1)
1 2 4
x( m )
3
=2/T=6 rad/s
t=0
t=T/4
20 曲线上各点反映了各质点在 t 时刻的实际位置（对 横波）。 30各质点在 t0 时刻（或下时刻）的运动方向。(画出下一 时刻的波形图即可) 40各质点的初位相（找出 t=0 时刻的波形图即可）。
第10章 波动
教学基本要求
一 关系； 掌握描述简谐波的各物理量及各量间的
二 理解机械波产生的条件. 掌握由已知质 点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方 法. 理解波函数的物理意义. 了解波的能量传播特 征及能流、能流密度概念.
第10章 波动
教学基本要求
三 了解惠更斯原理和波的叠加原理. 理解 波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确 定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件； 四 理解驻波及其形成，了解驻波和行波的 区别； 五 了解机械波的多普勒效应及其产生的原 因. 在波源或观察者沿二者连线运动的情况下， 能计算多普勒频移.
图象变化 随时间延伸，原有部分不变
运动特点 质点作简谐运动
30 当 t、x均为变量时, 波动方程表示所有质点位移随时间 变化的整体情况. y t时刻的波形 t+Δt时刻的波形 波的传播方向 o x
总之，波的传播过程是整个波形不变形的以波速u沿传播 方向推进, 所以这种波称为行波。
例1. 已知坐标原点的振动方程，波速为u，写出波动方程。
可写出 波动方程。
x 波动方程： y 0 1 cos[6( t ) ]( m ) 12
y0 0 1cos(6 t )
例5：一平面简谐波，波源在x=0的平面上，以波速u=100m/s 沿X轴正向传播，波源振幅A=24mm，波的频率=50Hz，当t=0 时，波源质点的位移是"-12mm"，且向坐标负向运动，求 ⑴波源的振动方程： ⑵波函数; ⑶波线上相距为25cm两点的位相差; ⑷当波源从“-12mm”，处第一次回到平衡位置时所用时间 。
波源
二 横波与纵波
横波：振动方向垂直于传播方向 （固体）
纵波：振动方向平行于传播方向（固、液、气体）
注意： 10 波的传播是振动状态的传播，质点本身不随波运动， 是位相的传播，能量的传播。 20 波是指媒质整体表现的运动状态，其特点是：沿传播 方向各质点的振动位相依次落后。 三 波长 波的周期和频率 波速 (1)波长： 同一波线上，两相邻的位相差为2 的质点 间 的距离 （一个完整的波的长度 ）。 y
w
1 T A2 2 sin 2 ( t x )dt u T0
1 2 2 A 是常数 2
二 能流和能流密度 5. 平均能流: 单位时间通过垂直于波传播方向某面积的平 均能量。
u
P w uS
s
u
1 A 2 2 us 2
瓦
6. 能流密度: 单位时间通过垂直于波传播方向单位面积的 平均能流。
20
T uT
有以下形式：
x y A cos[2(t ) ]
2 y A cos[ ( x ut ) ]
A r cos ( t ) 球面波波动方程： y r u