电磁学(赵凯华_陈熙谋_)__第二版_课后答案1.

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赵凯华所编《电磁学》第二版问题详解

赵凯华所编《电磁学》第二版问题详解

第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.2 电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。

2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。

若考虑到电荷量q0不是足够小的,则F/ q0比P点的场强E大还是小?若大导体带负电,情况如何?答:q0不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。

电磁学教案

电磁学教案

《电磁学》教案授课教师富笑男职称副教授学历(学位)博士研究生(博士)授课班级06应用物理1、2班计划总学时72 授课学期2007-2008(1)使用教材《电磁学》赵凯华、陈熙谋,2006年12月第二版,高等教育出版社教学要求使学生能比较全面地认识电磁学的基本现象,系统地掌握电磁学的基本概念、基本规律,具有一定的分析和解决电磁学问题的能力,并为学习后继课程打下必要的基础考核办法考试成绩占70 %平时成绩占30 %(平时成绩包括:作业、上课回答问题、小论文等)学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课绪论第一章静电场恒定电流场16 2 第二章恒磁场12 2 第三章电磁感应 5 1 第四章电磁介质14 2 第五章电路7 1 第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制8总复习 2参考资料1.《电磁学》梁灿彬等2004年5月高等教育出版社2.《电磁学》《伯克利物理学教程》第二卷,(美)E.M.珀塞尔著,南开大学物理系译,1979年6月,科学出版社3.《电磁学》,贾起民郑永令等2001年1月高等教育出版社4.《电磁学》,胡友秋,程福臻,刘之景编,1997年3月,高等教育出版社,教学后记1.电磁学教学要适应二十一世纪现代化的需要:根据现代化的需要,把那些学习现代科学技术所需要的电磁学基础知识和基本技能教给学生,使得学生扎实地学好,并注意介绍现代科学技术的重要成果。

2.正确处理思想教育和基础知识的关系:电磁学理论与实践的关系是非常密切的。

因此,电磁学教学必须坚持理论联系实际的原则,要通过实验和列举学生熟悉的、容易理解的电磁电现象分析总结出概念和规律的实质。

同时,在理论联系实际中,要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。

在理论联系实践中,还要介绍电磁学在工农业生产和科学技术中的应用,电磁理论发展的前沿知识。

绪论教学基本要求:1.对电磁学研究的对象,发展史做简要介绍,使学生对电磁学学科的研究对象、发展过程、历史地位和作用等有一个基本的概括的了解,形成一个初步的认识。

《电磁学》赵凯华陈熙谋No3chapter答案

《电磁学》赵凯华陈熙谋No3chapter答案

第三章 稳 恒 电 流§3.1 电流的稳恒条件和导电规律思考题:1、 电流是电荷的流动,在电流密度j ≠0的地方,电荷的体密度ρ是否可能等于0? 答:可能。

在导体中,电流密度j ≠0的地方虽然有电荷流动,但只要能保证该处单位体积内的正、负电荷数值相等(即无净余电荷),就保证了电荷的体密度ρ=0。

在稳恒电流情况下,可以做到这一点,条件是导体要均匀,即电导率为一恒量。

2、 关系式U=IR 是否适用于非线性电阻?答:对于非线性电阻,当加在它两端的电位差U改变时,它的电阻R要随着U的改变而变化,不是一个常量,其U-I曲线不是直线,欧姆定律不适用。

但是仍可以定义导体的电阻为R=U/I。

由此,对非线性电阻来说,仍可得到U=IR的关系,这里R不是常量,所以它不是欧姆定律表达式的形式的变换。

对于非线性电阻,U、I、R三个量是瞬时对应关系。

3、 焦耳定律可写成P=I 2R 和P=U 2/R 两种形式,从前者看热功率P 正比于R ,从后式看热功率反比于R ,究竟哪种说法对?答:两种说法都对,只是各自的条件不同。

前式是在I一定的条件下成立,如串联电路中各电阻上的热功率与阻值R成正比;后式是在电压U一定的条件下成立,如并联电路中各电阻上的热功率与R成反比。

因此两式并不矛盾。

4、 两个电炉,其标称功率分别为W 1、W 2,已知W 1>W 2,哪个电炉的电阻大? 答:设电炉的额定电压相同,在U一定时,W与R成反比。

已知W 1>W 2,所以R1<R 2,5、 电流从铜球顶上一点流进去,从相对的一点流出来,铜球各部分产生的焦耳热的情况是否相同?答:沿电流方向,铜球的截面积不同,因此铜球内电流分布是不均匀的。

各点的热功率密度p=j 2/σ不相等。

6、 在电学实验室中为了避免通过某仪器的电流过大,常在电路中串接一个限流的保护电阻。

附图中保护电阻的接法是否正确?是否应把仪器和保护电阻的位置对调? 答:可以用图示的方法联接。

大学物理 电磁学

大学物理 电磁学
教材: 《新概念物理学》电磁学
赵凯华、陈熙谋
主要参考书
《电磁学》上下册,赵凯华 陈熙谋,高等教育出版社, 1985年6月第二版 《电磁学》第二版 贾起民 郑永令 陈暨耀编 高等教育出 版社 2001年 《电磁学》 梁灿彬 秦光戒 梁竹健编 人民教育出版社 1981年
《电磁学及其应用》第5版,Kraus Fleisch 清华大学出版 社,2001年
(五)物理定律建立的一般过程




观察现象; 提出问题; 猜测答案; 设计实验测量; 归纳寻找关系、发现规律; 形成定理、定律(常常需要引进新的物理量或模 型,找出新的内容,正确表述); 考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现 代含义等 。
带电的过程是电子转移的过程:摩擦起电、静电感应 测量电量:验电器 静电计
二、电荷守恒定律(Charge conservation):
电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们只能从一个 物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到 另一部分,也就是说,在任何物理过程中,电荷的代 数和是守恒的。 说明:
,它的大小与两电荷间的距离服从平方反比律。
3、补充电力叠加原理,利用库仑定律原则上可解决
静电学中所有问题。
4、理论地位和现代含义

库仑定律是静电学的基础,说明了 带电体的相互作用问题
原子结构,分子结构,固体、液体的结构 化学作用的微观本质,都与电磁力有关,其中 主要部分是库仑力
5、电量单位 -MKSA制
《Electricity and Magnetism》Third Edition B.l. Bleaney and B.Bleaney Oxford Univesity Press 1975

赵凯华所编《电磁学》第二版答案

赵凯华所编《电磁学》第二版答案

第一章静电场§静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。

2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。

若考虑到电荷量q0不是足够小的,则F/ q0比P点的场强E大还是小?若大导体带负电,情况如何?答:q0不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。

电磁学(赵凯华)答案[第1章 静电场]

电磁学(赵凯华)答案[第1章 静电场]

1. 有两个相距为2a,电荷均为+q的点电荷。

今在它们连线的垂直平分线上放置另一个点电荷q',q'与连线相距为b。

试求:(1)q'所受的电场力;(2)q'放在哪一位置处,所受的电场力最大?解:解法一用直角系分解法求解。

取直角坐标系,两q连接的中点为坐标原点O,如图所示。

(1) 由库仑定律可知,两电荷q施加给q’的电场力F1和F2的大小分别为:F1和F2分别在X轴和Y轴上的投影为:于是电荷q’所受的合力F在X轴方向的分量为:因此,电荷q’所受的合电力F的为在Y轴方向的分量,大小为:方向沿Y轴方向。

(2) 根据q’所受的电力F=Fj,设式中b为变量,求F对变量b的极值,有:可得:得:由于:所以,当q’放在处时,所受的电场力最大。

解法二本题也可以直接用矢量合成法求解。

(1) 根据库仑定律,q’所受的电力F1和F2分别为有电场力叠加原理可知,q’所受的合力F为:此结果与解法一相同。

如果选取的电荷q’与q同号,F方向与Y轴同向;如果q’与q异号,F方向与Y轴反向。

(2) 同解法一(略)。

2. 如图所示,在边长为a的正方形的4个顶点上各有一带电量为q的点电荷。

现在正方形对角线的交点上放置一个质量为m,电量为q0(设q0与q同号)的自由点电荷。

当将q0沿某一对角线移动一很小的距离时,试分析点电荷q0的运动情况。

解: 如图所示,取坐标轴OX,原点O在正方形的中心,顶点上的点电荷到O电的距离为。

沿X轴方向使q0有一小位移x(x<<a), 左右两个点电荷q对q0的作用力Fx(1)为:因为x<<a,故x<<r,所以:Fx(1)的方向沿X轴负向。

而上、下两个q对q0的作用力Fx(2)为:由上述分析可知,q0所受的合力为:Fx = Fx (1) + Fx(2)方向沿X轴负向。

这表明q0所受的电场力为一线形恢复力,则q0在这个作用力下作简谐振动。

有牛顿定律可知:可得q0在O点附近简谐振动的角频率ω和周期T为3 如图(a)所示,有一无限长均匀带电直线,其电荷密度为+λ(1)另外,在垂直于它的方向放置着一根长为L的均匀带电线AB,其线电荷密度为+λ(2)试求她们间的相互作用力。

赵凯华所编《电磁学》第二版答案之欧阳与创编

赵凯华所编《电磁学》第二版答案之欧阳与创编

第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.2 电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。

2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。

若考虑到电荷量q0不是足够小的,则F/ q0比P点的场强E大还是小?若大导体带负电,情况如何?答:q0不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。

电磁学答案第二章

电磁学答案第二章

× 由(① — ②)
μ 0σ eω R
2
可得
(a < R ) (a > R )
2 3 μ 0σ eω R B= 3 2 μ 0σ eω R R 3 3 a

μ 0Q ω 6π R B= μ 0Q ω R 3 3 6π R a
(a < R ) (a > R )
若已知 电量Q
#
(a > b > 0 )
(a > b )
( a > b > 0)
dθ ∫ a + b cos θ =
1 a 2 b2
ta n θ
在 0 2π 上 不 连 续
ta n 1 x
π 的 主 值 在 0, 2
)
P. 148, 2-40 【解】:参见右图, ⑴ eυ × B ,向东偏; ⑵
1T=10 4 Gauss ) (
π × (15 × 10
4
3
)
2
⑵ 最大力矩
M max = =
π π
4
nlID2 B ×100 × 30 × 2.0 × 15 ×10
4 = 4.24N m
(
3 2
)
× 4.0
P. 147, 2-33 【解】:参见右图, 左右两半受力均沿x方向 左半边
d F1 x = I 2 d lB1 cos θ
x
h R
x = R R2 h2 = 3mm
⑷ 像素同时向东偏,不影响看电视.
P. 149, 2-47 【证】: 轨道半径 则 频率(转/秒) 即
D mυ = 2 eB eBD υ= 2m
υ f = πD
eB f = 2π m

赵凯华所编《电磁学》第二版答案解析

赵凯华所编《电磁学》第二版答案解析

第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

计算题:1、真空中两个点电荷q1=1.0×10-10C,q2=1.0×10-11C,相距100mm,求q1受的力。

解:2、真空中两个点电荷q与Q,相距5.0mm,吸引力为40达因。

已知q=1.2×10-6C,求Q。

解:1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿3、为了得到一库仑电量大小的概念,试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。

解:4、氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。

根据经典模型,在正常状态下,电子绕核作圆周运动,轨道半径是r=5.29×10-11m。

已知质子质量M=1.67×10-27kg,电子质量m=9.11×10-31kg。

电磁学第二版课后习题答案

电磁学第二版课后习题答案

电磁学第二版课后习题答案电磁学是物理学中的重要分支,研究电荷和电流的相互作用以及电磁场的产生和传播。

对于学习电磁学的学生来说,课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。

本文将对《电磁学第二版》课后习题进行一些解答和讨论,帮助读者更好地理解电磁学的概念和应用。

第一章:电荷和电场1. 问题:两个等量的正电荷之间的相互作用力是多少?答案:根据库仑定律,两个等量的正电荷之间的相互作用力等于它们之间的电荷量的平方乘以一个常数k,即F = kq1q2/r^2。

2. 问题:电场是什么?如何计算电场强度?答案:电场是指电荷周围的一种物理量,它描述了电荷对其他电荷的作用力。

电场强度E可以通过电场力F除以测试电荷q得到,即E = F/q。

第二章:静电场1. 问题:什么是电势能?如何计算电势能?答案:电势能是指电荷在电场中由于位置变化而具有的能量。

电势能可以通过电荷q乘以电势差V得到,即U = qV。

2. 问题:什么是电势差?如何计算电势差?答案:电势差是指单位正电荷从一个点移动到另一个点时所做的功。

电势差可以通过电场力F乘以移动距离d得到,即V = Fd。

第三章:电流和电阻1. 问题:什么是电流?如何计算电流?答案:电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。

电流可以通过电荷量Q除以时间t得到,即I = Q/t。

2. 问题:什么是电阻?如何计算电阻?答案:电阻是指导体中电流流动受到的阻碍程度。

电阻可以通过电压V除以电流I得到,即R = V/I。

第四章:电路和电源1. 问题:什么是电路?如何计算电路中的电流和电压?答案:电路是指由电源、导线和电器元件组成的路径,用于电流的传输和电能的转换。

电路中的电流可以通过欧姆定律计算,即I = V/R,其中V为电压,R 为电阻。

2. 问题:什么是直流电源?什么是交流电源?答案:直流电源是指电流方向保持不变的电源,如电池。

交流电源是指电流方向周期性变化的电源,如交流发电机。

通过以上的解答和讨论,我们对电磁学的基本概念和计算方法有了更深入的了解。

大学_新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)课后答案下载

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新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)课后答案下载新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)内容提要章静电场恒定电流场1.静电的基本现象和基本规律1.1 两种电荷1.2 静电感应电荷守恒定律1.3 导体、绝缘体和半导体1.4 物质的电结构1.5 库仑定律2.电场电场强度2.1 电场2.2 电场强度矢量E2.3 电场线2.4 电场强度叠加原理2.5 电荷的连续分布2.6 带电体在电场中受的力及其运动2.7 场的概念3.高斯定理3.1 立体角3.2 电通量3.3 高斯定理的表述及证明3.4 球对称的电场3.5 轴对称的电场3.6 无限大带电平面的电场3.7 从高斯定理看电场线的性质4.电势及其梯度4.1 静电场力所作的功与路径无关 4.2 电势与电势差4.3 电势叠加原理4.4 等势面4.5 电势的梯度4.6 电偶极层5.静电场中的导体5.1 导体的平衡条件5.2 导体上的电荷分布5.3 导体壳(腔内无带电体情形)5.4 导体壳(腔内有带电体情形)6.静电能6.1 点电荷之间的.相互作用能 6.2 电荷连续分布情形的静电能6.3 电荷在外电场中的能量7.电容和电容器7.1 孤立导体的电容7.2 电容器及其电容7.3 电容器储能(电能)8.静电场边值问题的性定理8.1 问题的提出8.2 几个引理8.3 叠加原理8.4 性定理8.5 静电屏蔽8.6 电像法9.恒定电流场9.1 电流密度矢量9.2 欧姆定律的微分形式9.3 电流的连续方程9.4 两种导体分界面上的边界条件 9.5 电流线在导体界面上的折射9.6 非静电力与电动势9.7 恒定电场对电流分布的调节作用 __提要思考题习题第二章恒磁场1.磁的基本现象和基本规律1.1 磁的库仑定律1.2 电流的磁效应1.3 安培定律1.4 电流单位——安培2.磁感应强度毕奥-萨伐尔定律2.1 磁感应强度矢量B2.2 毕奥-萨伐尔定律2.3 载流直导线的磁场2.4 载流圆线圈轴线上的磁场2.5 载有环向电流的圆筒在轴线上产生的磁场3.安培环路定理3.1 载流线圈与磁偶极层的等价性3.2 安培环路定理的表述和证明3.3 磁感应强度B是轴矢量3.4 安培环路定理应用举例4.磁场的“高斯定理”磁矢势4.1 磁场的“高斯定理”4.2 磁矢势5.磁场对载流导线的作用5.1 安培力5.2 平行无限长直导线间的相互作用5.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受力矩5.4 载流线圈的磁矩5.5 磁偶极子与载流线圈的等价性5.6 直流电动机基本原理5.7 电流计线圈所受磁偏转力矩6.带电粒子在磁场中的运动6.1 洛伦兹力6.2 洛伦兹力与安培力的关系6.3 带电粒子在均匀磁场中的运动6.4 荷质比的测定6.5 回旋加速器的基本原理6.6 霍耳效应6.7 等离子体的磁约束__提要思考题习题第三章电磁感应电磁场的相对论变换第四章电磁介质第五章电路第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制附录A 矢量的乘积和对称性立体角曲线坐标系附录B 矢量分析提要附录C 二阶常系数微分方程附录D 复数的运算习题答案索引新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)目录本书是面向21世纪课程教材,是已出版的《新概念物理教程电磁学》的修订版。

赵凯华所编《电磁学》第二版问题详解

赵凯华所编《电磁学》第二版问题详解

第一章静电场§1.1 静电的根本现象和根本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引枯燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §1.2 电场电场强度思考题:1、在地球外表上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。

2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。

假如考虑到电荷量q0不是足够小的,如此F/ q0比P点的场强E大还是小?假如大导体带负电,情况如何?答:q0不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。

电磁学(赵凯华)答案[第2章 稳恒磁场]

电磁学(赵凯华)答案[第2章 稳恒磁场]

1.一边长为2a的载流正方形线圈,通有电流I。

试求:(1)轴线上距正方形中心为r0处的磁感应强度;(2) 当a=1.0cm , I=5.0A , r0=0 或10cm时,B等于多少特斯拉?解(1)沿轴向取坐标轴OX,如图所示。

利用一段载流直导线产生磁场的结果,正方形载流线圈每边在点P产生的磁感应强度的大小均为:,式中:由分析可知,4条边在点P的磁感应强度矢量的方向并不相同,其中AB边在P点的B1方向如图所示。

由对称性可知,点P上午B应沿X轴,其大小等于B1在X轴投影的4倍。

设B1与X轴夹角为α则:把r0=10cm , a=1.0cm ,I=5.0A 带入上式,得B=3.9×10-7(T)。

把r0=0cm , a=1.0cm ,I=5.0A 带入上式,得B=2.8×10-7(T)。

可见,正方形载流线圈中心的B要比轴线上的一点大的多。

2. 将一根导线折成正n边形,其外接圆半径为a,设导线栽有电流为I,如图所示。

试求:(1)外接圆中心处磁感应强度B0;(2) 当n→∞时,上述结果如何?解: (1)设正n边形线圈的边长为b,应用有限长载流直导线产生磁场的公式,可知各边在圆心处的感应强度大小相等,方向相同,即:所以,n边形线圈在O点产生的磁感应强度为:因为2θ=2π/n,θ=π/n,故有:由右手法则,B0方向垂直于纸面向外。

(2)当n→∞时,θ变的很小,tanθ≈θ,所以:代入上述结果中,得:此结果相当于一半径为a,载流为I的圆线圈在中心O点产生磁感应强度的结果,这一点在n→∞时,是不难想象的。

3. 如图所示,载流等边三角形线圈ACD,边长为2a,通有电流I。

试求轴线上距中心为r0处的磁感应强度。

解:由图可知,要求场点P的合场强B,先分别求出等边三角形载流线圈三条边P点产生的磁感应强度Bi ,再将三者进行矢量叠加。

由有限长载流导线的磁场公式可知,AC边在P点产生的磁感应强度BAC的大小为:由于⊿ACP为等腰三角形,且PC垂直AC,即:代入上述结果中,得:由右手螺旋定则可知,BAC的方向垂直于ACP平面向外,如图所示。

赵凯华所编《电磁学》第二版答案

赵凯华所编《电磁学》第二版答案

第一章静电场§静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。

2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。

若考虑到电荷量q0不是足够小的,则F/ q0比P点的场强E大还是小?若大导体带负电,情况如何?答:q0不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。

赵凯华所编《电磁学》第二版问题详解

赵凯华所编《电磁学》第二版问题详解

第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。

戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。

当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。

戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。

计算题:1、真空中两个点电荷q1=1.0×10-10C,q2=1.0×10-11C,相距100mm,求q1受的力。

解:2、真空中两个点电荷q与Q,相距5.0mm,吸引力为40达因。

已知q=1.2×10-6C,求Q。

解:1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿3、为了得到一库仑电量大小的概念,试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。

解:4、氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。

根据经典模型,在正常状态下,电子绕核作圆周运动,轨道半径是r=5.29×10-11m。

已知质子质量M=1.67×10-27kg,电子质量m=9.11×10-31kg。

《电磁学》第二版_课后题的答案

《电磁学》第二版_课后题的答案
满足什么条件时内球电势为正?满足什么条件时内球电势为零?满足什么条件时内球电势为负?
(参考点选在无远。)
答案:U1
=
q1 4πε 0 R1
+
q2 4πε0 2R1
∫ ∫ ∫ ∫ 〈或者:U1 =
R2 R1
E1dr
+

R2
E2dr
=
2R1 q1 dr + R1 4πε 0r 2
∞ q1 + q2 dr 〉 2R1 4πε 0r 2
第一章
静电场的基本规律
1.1 判断下列说法是否正确, 说明理由。 (1)一点的场强方向就是该点的试探点电荷所受电场力的方向。 (2)场强的方向可由 E=F/q 确定,其中 q 可正可负。 (3)在以点电荷为心的球面上,由该点电荷产生的场强处处相等。
答案:(1) ×,正的试探电荷; (2) √ ;(3)× 在无外场是,球面上 E 大小相等。
力为零?
解:设 q′ 距 q 为 r,则 q′ 距 2q 为 (L − r) ,放在相距 r 处,受合力为 0,则有受力平衡条件:
k
qq′ r2
=
k
2qq′ (L − r)2
得到: r = ( 2 −1)L
1.2.4 在直角坐标系的(0m,0.1m)和(0m,-0.1m)的;两个位置上分别放有电荷 q=10-10C 的点 带电体,在(0.2m,0m )的位置上放一电荷为 Q=10-8C 的点带电体,求 Q 所受力的大小和方向。
1.2.1 真空中有两个点电荷,其中一个的量值是另一个的 4 倍。她们相距 5.0×10-2 m 时相互排斥力
为 1.6N。问: (1)她们的电荷各为多少? (2)她们相距 0.1m 时排斥力的多少?

电磁学(赵凯华_陈熙谋_)__第二版_课后答案1

电磁学(赵凯华_陈熙谋_)__第二版_课后答案1

第一章 静电场§1.1静电的基本现象和基本规律计算题:1、 真空中两个点电荷q 1=1.0×10-10C ,q 2=1.0×10-11C ,相距100mm ,求q 1受的力。

解:)(100.941102210排斥力N r q q F -⨯==πε 2、 真空中两个点电荷q 与Q ,相距5.0mm,吸引力为40达因。

已知q=1.2×10-6C,求Q 。

解:1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿 3、 为了得到一库仑电量大小的概念,试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。

解:⎩⎨⎧=⨯=⨯==物体的重量相当于当万吨物体的重量相当于当kg m r N m r N r q q F 900)1000(100.990)1(100.941392210πε 4、 氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。

根据经典模型,在正常状态下,电子绕核作圆周运动,轨道半径是r=5.29×10-11m 。

已知质子质量M=1.67×10-27kg ,电子质量m=9.11×10-31kg 。

电荷分别为e=±1.6×10-19C,万有引力常数G=6.67×10-11N ·m 2/kg 2。

(1)求电子所受的库仑力;(2)库仑力是万有引力的多少倍?(3)求电子的速度。

解:不计万有引力完全可以略去与库仑力相比在原子范围内由此可知吸引力吸引力,,,/1019.24141)3(1026.2/)(1063.3)2()(1022.841)1(620220239472218220sm mr e v re r v m F F N rm m G F N re F g e g e ⨯==⇒=⨯=⇒⨯==⨯==--πεπεπε5、 卢瑟福实验证明:当两个原子核之间的距离小到10-15米时,它们之间的排斥力仍遵守库仑定律。

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第一章 静 电 场§1.1 静电的基本现象和基本规律计 算 题 :1、 真空中两个点电荷q 1=1.0×10-10C ,q 2=1.0×10-11C ,相距100mm ,求q 1受的力。

解:)(100.941102210排斥力N r q q F -⨯==πε 2、 真空中两个点电荷q 与Q ,相距5.0mm,吸引力为40达因。

已知q=1.2×10-6C,求Q 。

解:1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿C qF r Q r qQF 1320201093441-⨯-==⇒=πεπε 3、 为了得到一库仑电量大小的概念,试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。

解:⎩⎨⎧=⨯=⨯==物体的重量相当于当万吨物体的重量相当于当kg m r N m r N r q q F 900)1000(100.990)1(100.941392210πε 4、 氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。

根据经典模型,在正常状态下,电子绕核作圆周运动,轨道半径是r=5.29×10-11m 。

已知质子质量M=1.67×10-27kg ,电子质量m=9.11×10-31kg 。

电荷分别为e=±1.6×10-19 C,万有引力常数G=6.67×10-11N ·m 2/kg 2。

(1)求电子所受的库仑力;(2)库仑力是万有引力的多少倍?(3)求电子的速度。

解:不计万有引力完全可以略去与库仑力相比在原子范围内由此可知吸引力吸引力,,,/1019.24141)3(1026.2/)(1063.3)2()(1022.841)1(620220239472218220sm mr e v re r v m F F N rm m G F N r e F g e g e ⨯==⇒=⨯=⇒⨯==⨯==--πεπεπε5、 卢瑟福实验证明:当两个原子核之间的距离小到10-15米时,它们之间的排斥力仍遵守库仑定律。

金的原子核中有79个质子,氦的原子核(即α粒子)中有2个质子。

已知每个质子带电e=1.6×10-19 C ,α粒子的质量为6.68×10-27 kg.。

当α粒子与金核相距为6.9×10-15m 时(设这时它们仍都可当作点电荷)。

求(1)α粒子所受的力;(2)α粒子的加速度。

解:s m mFa N r q q F /1014.1)2()(1064.741)1(2922210⨯==⨯==排斥力πε 6、 铁原子核里两质子间相距4.0×10-15m,每个质子带电e=1.6×10-19 C 。

(1)求它们之间的库仑力;(2)比较这力与所受重力的大小。

解:26262220108.8/1064.1)2()(4.1441)1(⨯=⇒⨯====-g e g e F F N RmMGF N r e F 排斥力πε7、 两个点电荷带电2q 和q ,相距l ,第三个点电荷放在何处所受的合力为零?解:设所放的点电荷电量为Q 。

若Q 与q 同号,则三者互相排斥,不可能达到平衡;故Q 只能与q 异号。

当Q 在2q 和q 联线之外的任何地方,也不可能达到平衡。

由此可知,只有Q 与q 异号,且处于两点荷之间的联线上,才有可能达到平衡。

设Q 到q 的距离为x.lx x l Qq x Qq F )12(0)(241412020-==-+=πεπε 8、 三个相同的点电荷放置在等边三角形的各顶点上。

在此三角形的中心应放置怎样的电荷,才能使作用在每一点电荷上的合力为零?解:设所放电荷为Q ,Q 应与顶点上电荷q 异号。

中心Q 所受合力总是为零,只需考虑q 受力平衡。

3/0)3/(4130cos 412200220q Q a qQ a q F -=⇒=+=πεπε 平衡与三角形边长无关,是不稳定平衡。

9、 电量都是Q 的两个点电荷相距为l ,联线中点为O ;有另一点电荷q ,在联线的中垂面上距O 为r 处。

(1)求q 所受的力;(2)若q 开始时是静止的,然后让它自己运动,它将如何运动?分别就q 与Q 同号和异号两种情况加以讨论。

解:(1) []2322022220)2/(2)2/()2/(412r l r Qq r r rl rr l Qq F +=++=πεπε(2)q 与Q 同号时,F 背离O 点,q 将沿两Q 的中垂线加速地趋向无穷远处。

q Q 2qx aqqqq rQ Ql/2 O l/2q 与Q 异号时,F 指向O 点,q 将以O 为中心作周期性振动,振幅为r . <讨论>:设q 是质量为m 的粒子,粒子的加速度为[]30302223220224,4)2/(2ml QqqQ r ml Qq dt r d l r r l rm Qq m F dtr d a πεωπεπε-==<<+===为简谐运动方程异号时当因此,在r<<l 和q 与Q 异号的情况下, m 的运动近似于简谐振动。

10、 两小球质量都是m ,都用长为l 的细线挂在同一点,若它们带上相同的电量,平衡时两线夹角为2θ。

设小球的半径都可以略去不计,求每个小球上的电量。

解:小球静止时,作用其上的库仑力和重力在垂直于悬线方向上的分量必定相等。

θπεθθθπεθθθtan 4sin 2tan )sin 2(41tan sin cos 022mg l q mg l q F F F F g e g e ±==== ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.2 电场 电场强度----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 计算题:1、 在地球表面上某处电子受到的电场力与它本身的重量相等,求该处的电场强度(已知电子质量m=9.1×10-31kg,电荷为-e=-1.610-19C ).解:C N emgE mgeE F /106.511-⨯==== 2、 电子所带的电荷量(基本电荷-e )最先是由密立根通过油滴实验测出的。

密立根设计的实验装置如图所示。

一个很小的带电油滴在电场E 内。

调节E ,使作用在油滴上的电场力与油滴的重量平衡。

如果油滴的半径为 1.64×10-4cm,在平衡时,E=1.92×105N/C 。

求油滴上的电荷(已知油的密度为0.851g/cm 3)θ θ l l解: C Eg R q gR mg qE F 19331003.8)34()34(-⨯=====πρπρ 3、 在早期(1911年)的一连串实验中,密立根在不同时刻观察单个油滴上呈现的电荷,其测量结果(绝对值)如下:6.568×10-19 库仑 13.13×10-19 库仑 19.71×10-19 库仑 8.204×10-19 库仑 16.48×10-19 库仑 22.89×10-19 库仑 11.50×10-19 库仑 18.08×10-19 库仑 26.13×10-19 库仑 根据这些数据,可以推得基本电荷e 的数值为多少?解:油滴所带电荷为基本电荷的整数倍。

则各实验数据可表示为k i e 。

取各项之差点儿Ce C e k k k k k k k k k k k k k k k k C e C k e Ce k k C e k k C e k k C e k k C e k k C e k k C e k k C e k k 191989867452356341219191989197819671956194519341923191210)046.0629.1(),10(63.1,63.1,62.1,60.1,648.1,59.1,675.1,636.12,11060.1,1060.11024.3)(1018.3)(1018.3)(1060.1)(10350.3)(10630.1)(10296.3)(10636.1)(------------⨯±=⨯=-=-=-=-=-=-=-=-⨯<⨯∆⨯=-⨯=-⨯=-⨯=-⨯=-⨯=-⨯=-⨯=-取平均值的数值有所以只能有没有理由认为的最小值接近4、 根据经典理论,在正常状态下,氢原子中电子绕核作圆周运动,其轨道半径为5.29×10-11米。

已知质子电荷为e=1.60×10-19 库,求电子所在处原子核(即质子)的电场强度。

解: C N re E /1014.5411120⨯==πε 5、 两个点电荷,q 1=+8微库仑,q 2=-16微库仑(1微库仑=10-6库仑),相距20厘米。

求离它们都是20厘米处的电场强度。

qEmgq 1 q 2EE 1E 2 E 2θ解:001602122212162202262101130)21arcsin()60sin arcsin()/(101.360cos 2)/(106.34)/(108.14===⨯=-+=+=⨯==⨯==E E C N E E E E E EE E C N r q E C N r q E θπεπε与两电荷相距20cm 的点在一个圆周上,各点E 大小相等,方向在圆锥在上。

6、 如图所示,一电偶极子的电偶极矩P=ql.P 点到偶极子中心O 的距离为r ,r 与l 的夹角为。

在r>>l 时,求P 点的电场强度E 在r=OP 方向的分量Er 和垂直于r 方向上的分量E θ。

解:θπεθπεπεθπεθπεπεcos 41cos )2(4141cos 41cos )2(414120220202022020rl r q rl l r q r qE rl r qrl l r q r qE +≈++==-≈-+==--++ 30302203030220sin 4sin 4)sin sin (4cos 42cos 42)cos cos (4r p r ql r r q E E E r p r ql r r q E E E E E E r r r θπεθπεθθπεθπεθπεθθπεθθθ==+=+===-=+=+=--++-+--++-+-+其中——-++=-=r l r os r lr θθθθcos 2cos 2cos 21 -+==r l r lθθθθs i n 2s i n s i n 2s i n 217、 把电偶极矩P= ql 的电偶极子放在点电荷Q 的电场内,P 的中心O 到Q 的距离为r(r>>l),分别求:(1)P//QO 和(2)P ⊥QO 时偶极子所受的力F 和力矩L 。

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