大学物理磁学部分复习资料..
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
大学物理复习题
大学物理复习题（电磁学部分）一、选择题1．三个一样大小的绝缘金属小球A 、B 、C ，A 、B 两小球带有等量同号电荷，它们之间的距离远大于小球本身的直径，相互作用力为F ，若将不带电的小球C 引入，先和A 小球接触，然后和B 小球接触后移去，这时A 小球与B 小球间的相互作用力将变为： A ．F/2 B. F/4 C. F/8 D. 3F/8 2、电场中高斯面上各点的电场强度是由：A 、分布在高斯面内的电荷决定的；B 、分布在高斯面外的电荷决定的；C 、空间所有的电荷决定的；D 、高斯面内电荷代数和决定的。
3、以下说法正确的是：A 、场强为零的地方，电势一定为零；电势为零的地方，均强也一定为零。
B 、场强大小相等的地方，电势也相等，等势面上各点场强大小相等。
C 、带正电的物体，电势一定是正的，不带电的物体，电势一定等于零。
D 、沿着均场强的方向，电势一定降低。
4．关于导体有以下几种说法： A ．接地的导体都不带电。
B ．接地的导体可带正电，也可带负电。
C ．一导体的电势零，则该导体不带电。
D ．任何导体，只要它所带的电量不变，则其电势也是不变的。
5．在半径为R 的均匀带电球面上，任取面积元S ∆，则此面积元上的电荷所受的电场力应是： A 0 ； B2S σε⋅∆（σ是电荷面密度）； C22Sσε⋅∆ ； D 以上说法都不对。
6．平行板电容器在接入电源后，把两板间距拉大，则电容器的：A 电容增大；B 电场强度增大；C 所带电量增大；D 电容、电量及两板内场强都减小。
7．一个电阻，一个电感线圈和一个电容器与交流电源组成串联电路，通过电容器的电流应与下列哪一个的电压同位相A 电阻；B 电感线圈；C 电容器；D 全电路。
8．以下关于磁场的能量密度正确的是： A 、22B Bw μ=B 、012B w E B ε=⨯C 、012B w B μ=D 、22B w B μ=9．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 。
大学物理电磁学知识点汇总
稳恒电流1.电流形成的条件、电流定义、单位、电流密度矢量、电流场（注意我们又涉及到了场的概念）2.电流连续性方程（注意和电荷守恒联系起来）、电流稳恒条件。
3.欧姆定律的两种表述（积分型、微分型）、电导、电阻定律、电阻、电导率、电阻率、电阻温度系数、理解超导现象4.电阻的计算（这是重点）。
5.金属导电的经典微观解释（了解）。
6.焦耳定律两种形式（积分、微分）。
（这里要明白一点：微分型方程是精确的，是强解。
而积分方程是近似的，是弱解。
）7.电动势、电源的作用、电源做功。
、8.含源电路欧姆定律。
9.基尔霍夫定律（节点电流定律、环路电压定律。
明白两者的物理基础。
）习题：13.19；13.20真空中的稳恒磁场电磁学里面极为重要的一章1. 几个概念：磁性、磁极、磁单极子、磁力、分子电流2. 磁感应强度（定义、大小、方向、单位）、洛仑磁力（磁场对电荷的作用）3. 毕奥-萨伐尔定律（稳恒电流元的磁场分布——实验定律）、磁场叠加原理（这是磁场的两大基本定律——对比电场的两大基本定律）4. 毕奥-萨伐尔定律的应用（重点）。
5. 磁矩、螺线管磁场、运动电荷的磁场（和毕奥-萨伐尔定律等价——更基本）6. 稳恒磁场的基本定理（高斯定理、安培环路定理——与电场对比）7. 安培环路定理的应用（重要——求磁场强度）8. 磁场对电流的作用（安培力、安培定律积分、微分形式）9. 安培定律的应用（例14.2；平直导线相互作用、磁场对载流线圈的作用、磁力矩做功）10. 电场对带电粒子的作用（电场力）；磁场对带电粒子的作用（洛仑磁力）；重力场对带电粒子的作用（引力）。
11. 三场作用叠加（霍尔效应、质谱仪、例14.4）习题：14.20，14.22，14.27，14.32，14.46，14.47磁介质（与电解质对比）1.几个重要概念：磁化、附加磁场、相对磁导率、顺磁质、抗磁质、铁磁质、弱磁质、强磁质。
（请自己阅读并绘制磁场和电场相关概念和公式的对照表）2.磁性的起源（分子电流）、轨道磁矩、自旋磁矩、分子矩、顺磁质、抗磁质的形成原理。
大学物理电磁学复习题含答案
题8-12图8-12 两个无限大的平行平面都均匀带电.电荷的面密度分别为1σ和2σ.解: 如题8-12图示.两带电平面均匀带电.电荷面密度分别为1σ与2σ.两面间. n E)(21210σσε-= 1σ面外. n E)(21210σσε+-= 2σ面外. n E)(21210σσε+=n：垂直于两平面由1σ面指为2σ面．8-13 半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ,若在球内挖去一块半径为r ＜R 的小球体.如题8-13图所示．试求：两球心O 与O '点的场强.并证明小球空腔内的电场是均匀的． 解: 将此带电体看作带正电ρ的均匀球与带电ρ-的均匀小球的组合.见题8-13图(a)．(1) ρ+球在O 点产生电场010=E.ρ-球在O 点产生电场dπ4π3430320r E ερ= ∴ O 点电场d33030r E ερ= ； (2) ρ+在O '产生电场'dπ4d 3430301E ερπ=' ρ-球在O '产生电场002='E∴ O ' 点电场 003ερ='E OO题8-13图(a) 题8-13图(b)(3)设空腔任一点P 相对O '的位矢为r'.相对O 点位矢为r (如题8-13(b)图)则 03ερrEPO=. 03ερr E O P '-=' ,∴ 0003'3)(3ερερερd OO r r E E E OP PO P=='-=+='∴腔内场强是均匀的．8-14 一电偶极子由q =1.0×10-6C .两电荷距离d=0.2cm.把这电偶极子放在1.0×105N ·C -1.解: ∵ 电偶极子p在外场E 中受力矩E p M⨯=∴ qlE pE M ==max 代入数字4536max 100.2100.1102100.1---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=M m N ⋅8-15 两点电荷1q =1.5×10-8C.2q =3.0×10-8C.相距1r =42cm.要把它们之间的距离变为2r =25cm.需作多少功?解: ⎰⎰==⋅=22210212021π4π4d d r r r r q q r r q q r F A εε )11(21r r - 61055.6-⨯-=J外力需作的功 61055.6-⨯-=-='A A J题8-16图8-16 如题8-16图所示.在A .B 两点处放有电量分别为+q ,-q 的点电荷.AB 间距离为2R .现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 点.解: 如题8-16图示0π41ε=O U 0)(=-R q Rq0π41ε=O U )3(R q R q -R q0π6ε-=∴ Rqq U U qA o C O 00π6)(ε=-=8-17 如题8-17图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R ．试求环中心O解: (1)由于电荷均匀分布与对称性.AB 和CD 段电荷在O 点产生的场强互相抵消.取θd d R l =则θλd d R q =产生O 点Ed 如图.由于对称性.O 点场强沿y 轴负方向题8-17图θεθλππcos π4d d 2220⎰⎰-==R R E E yR0π4ελ=［)2sin(π-2sin π-］R0π2ελ-=(2) AB 电荷在O 点产生电势.以0=∞U⎰⎰===AB200012ln π4π4d π4d RRx x xxU ελελελ 同理CD 产生 2ln π402ελ=U 半圆环产生 0034π4πελελ==R R U∴ 0032142ln π2ελελ+=++=U U U U O8-18 一电子绕一带均匀电荷的长直导线以2×104m ·s -1的匀速率作圆周运动．求带电直线上的线电荷密度．(电子质量0m =9.1×10-31kg.电子电量e =1.60×10-19C) 解: 设均匀带电直线电荷密度为λ.在电子轨道处场强 rE 0π2ελ=电子受力大小 re eE F e0π2ελ==∴ rv mr e 20π2=ελ得 1320105.12π2-⨯==emv ελ1m C -⋅8-19 空气可以承受的场强的最大值为E =30kV ·cm -1.超过这个数值时空气要发生火花放电．今有一高压平行板电容器.极板间距离为d =0.5cm.解: 平行板电容器内部近似为均匀电场 ∴ 4105.1d ⨯==E U V8-20 根据场强E与电势U 的关系U E -∇= .求下列电场的场强：(1)点电荷q 的电场；(2)总电量为q .半径为R 的均匀带电圆环轴上一点；*(3)偶极子ql p =的l r >>处(见题8-20图)解: (1)点电荷 rqU 0π4ε=题 8-20 图∴ 0200π4r r q r r U E ε=∂∂-= 0r为r 方向单位矢量． (2)总电量q .半径为R 的均匀带电圆环轴上一点电势220π4x R qU +=ε∴ ()ix R qxi xU E 2/3220π4+=∂∂-=ε(3)偶极子l q p=在l r >>处的一点电势200π4cos ])cos 21(1)cos 2(1[π4r ql llr qU εθθθε=+--=∴ 30π2cos r p r U Erεθ=∂∂-= 30π4sin 1r p U r E εθθθ=∂∂-=8-21 证明：对于两个无限大的平行平面带电导体板(题8-21图)来说.(1)相向的两面上.电荷的面密度总是大小相等而符号相反；(2)相背的两面上. 证: 如题8-21图所示.设两导体A 、B 的四个平面均匀带电的电荷面密度依次为1σ.2σ.3σ.4σ题8-21图(1)则取与平面垂直且底面分别在A 、B 内部的闭合柱面为高斯面时.有0)(d 32=∆+=⋅⎰S S E sσσ∴ +2σ03=σ说明相向两面上电荷面密度大小相等、符号相反；(2)在A 内部任取一点P .则其场强为零.并且它是由四个均匀带电平面产生的场强叠加而成的.即222204321=---εσεσεσεσ 又∵ +2σ3=σ∴ 1σ4σ=说明相背两面上电荷面密度总是大小相等.符号相同．8-22 三个平行金属板A .B 和C 的面积都是200cm 2.A 和B 相距4.0mm.A 与C 相距2.0 mm ．B .C 都接地.如题8-22图所示．如果使A 板带正电3.0×10-7C.略去边缘效应.问B 板和C 板上的感应电荷各是多少?以地的电势为零.则A 板的电势是多少?解: 如题8-22图示.令A 板左侧面电荷面密度为1σ.右侧面电荷面密度为2σ题8-22图(1)∵ AB AC U U =.即 ∴ AB AB AC AC E E d d = ∴ 2d d21===ACAB AB AC E E σσ 且 1σ+2σSq A =得 ,32Sq A =σ Sq A 321=σ而 7110232-⨯-=-=-=A Cq S qσCC10172-⨯-=-=S q B σ (2)301103.2d d ⨯===AC AC AC A E U εσV8-23 两个半径分别为1R 和2R （1R ＜2R )的同心薄金属球壳.现给内球壳带电+q .(1)(2)先把外球壳接地.然后断开接地线重新绝缘.*(3)再使内球壳接地.解: (1)内球带电q +；球壳内表面带电则为q -,外表面带电为q +.且均匀分布.其电势题8-23图⎰⎰∞∞==⋅=22020π4π4d d R R R q rr q r E U εε (2)外壳接地时.外表面电荷q +入地.外表面不带电.内表面电荷仍为q -．所以球壳电势由内球q +与内表面q -产生：0π4π42020=-=R q R q U εε(3)设此时内球壳带电量为q '；则外壳内表面带电量为q '-.外壳外表面带电量为+-q q ' (电荷守恒).此时内球壳电势为零.且π4'π4'π4'202010=+-+-=R q q R q R q U A εεε 得 q R R q 21=' 外球壳上电势()22021202020π4π4'π4'π4'R q R R R q q R q R q U B εεεε-=+-+-=8-24 半径为R 的金属球离地面很远.并用导线与地相联.在与球心相距为R d 3=处有一点电荷+q .试求：金属球上的感应电荷的电量．解: 如题8-24图所示.设金属球感应电荷为q '.则球接地时电势0=O U8-24图由电势叠加原理有：=O U 03π4π4'00=+Rq R q εε 得 -='q 3q8-25 有三个大小相同的金属小球.小球1.2带有等量同号电荷.相距甚远.其间的库仑力为0F ．试求： (1)用带绝缘柄的不带电小球3先后分别接触1.2后移去.小球1.2之间的库仑力； (2)小球3依次交替接触小球1.2很多次后移去.小球1.2 解: 由题意知 202π4r q F ε=(1)小球3接触小球1后.小球3和小球1均带电2q q =',小球3再与小球2接触后.小球2与小球3均带电q q 43=''∴ 此时小球1与小球2间相互作用力00220183π483π4"'2F rqr q q F =-=εε (2)小球3依次交替接触小球1、2很多次后.每个小球带电量均为32q .∴ 小球1、2间的作用力00294π432322F r qq F==ε *8-26 如题8-26图所示.一平行板电容器两极板面积都是S.相距为d .分别维持电势A U =U .B U =0不变．现把一块带有电量q 的导体薄片平行地放在两极板正中间.片的面积也是S.片的厚度略去不计．求导体薄片的电势．解: 依次设A ,C ,B 从上到下的6个表面的面电荷密度分别为1σ.2σ.3σ.4σ,5σ,6σ如图所示．由静电平衡条件.电荷守恒定律及维持U U AB =可得以下6个方程题8-26图⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧++++==+=+-==+=+===+65432154326543002101σσσσσσσσσσεσσσσεσσd U S qSq d U U C S S q B A解得 Sq 261==σσSq dU2032-=-=εσσ Sq dU2054+=-=εσσ所以CB 间电场 S qd U E00422εεσ+==)2d(212d 02Sq U E U U CB C ε+===注意：因为C 片带电.所以2U U C ≠.若C 片不带电.显然2U U C =8-27 在半径为1R 的金属球之外包有一层外半径为2R 的均匀电介质球壳.介质相对介电常数为r ε.金属球带电Q ．试求： (1)电介质内、外的场强；(2)电介质层内、外的电势； (3)金属球的电势．解: 利用有介质时的高斯定理∑⎰=⋅q S D Sdrd r d ⋅+⋅=⎰⎰∞∞rrE E U 外内(1)介质内)(21R r R <<场强303π4,π4r rQ E r r Q D r εε ==内;介质外)(2R r <场强303π4,π4r rQ E r Qr D ε==外(2)介质外)(2R r >电势rQ E U 0rπ4r d ε=⋅=⎰∞外介质内)(21R r R <<电势2020π4)11(π4R Q R r q rεεε+-=)11(π420R r Q r r-+=εεε (3)金属球的电势r d r d 221⋅+⋅=⎰⎰∞R R R E E U 外内⎰⎰∞+=222020π44πdr R R Rr r Qdr rQ εεε)11(π4210R R Q r r-+=εεε 8-28 如题8-28图所示.在平行板电容器的一半容积内充入相对介电常数为r ε的电介质．试求：在有电介质部分和无电介质部分极板上自由电荷面密度的比值．解: 如题8-28图所示.充满电介质部分场强为2E .真空部分场强为1E.自由电荷面密度分别为2σ与1σ由∑⎰=⋅0d q S D得11σ=D .22σ=D而 101E D ε=,202E D r εε=d21U E E == ∴r D D εσσ==1212题8-28图 题8-29图8-29 两个同轴的圆柱面.长度均为l .半径分别为1R 和2R (2R ＞1R ).且l >>2R -1R .两柱面之间充有介电常数ε的均匀电介质.当两圆柱面分别带等量异号电荷Q 和-Q 时.求：(1)在半径r 处(1R ＜r ＜2R ＝.厚度为dr.长为l 的圆柱薄壳中任一点的电场能量密度和整个薄壳中的电场能量；(2)电介质中的总电场能量； (3)圆柱形电容器的电容． 解: 取半径为r 的同轴圆柱面)(S 则 rlDS D S π2d )(=⋅⎰当)(21R r R <<时.Q q =∑ ∴ rlQ D π2= (1)电场能量密度 22222π82l r Q D w εε==薄壳中 rlrQ rl r l r Q w Wεευπ4d d π2π8d d 22222===(2)电介质中总电场能量⎰⎰===211222ln π4π4d d R R VR R l Q rl r Q W W εε(3)电容：∵ CQ W 22=∴ )/ln(π22122R R lW Q C ε==*8-30 金属球壳A 和B 的中心相距为r .A 和B 原来都不带电．现在A 的中心放一点电荷1q .在B 的中心放一点电荷2q .如题8-30图所示．试求： (1) 1q 对2q 作用的库仑力.2q 有无加速度；(2)去掉金属壳B .求1q 作用在2q 上的库仑力.此时2q 有无加速度． 解: (1)1q 作用在2q 的库仑力仍满足库仑定律.即2210π41r q q F ε=但2q 处于金属球壳中心.它受合力．．为零.没有加速度． (2)去掉金属壳B .1q 作用在2q 上的库仑力仍是2210π41r q q F ε=.但此时2q 受合力不为零.有加速度．题8-30图 题8-31图8-31 如题8-31图所示.1C =0.25μF.2C =0.15μF.3C =0.20μF ．1C 上电压为50V ．求：AB U ． 解: 电容1C 上电量111U C Q =电容2C 与3C 并联3223C C C += 其上电荷123Q Q = ∴ 355025231123232⨯===C U C C Q U86)35251(5021=+=+=U U U AB V8-32 1C 和2C 两电容器分别标明“200 pF 、500 V”和“300 pF、900 V”.把它们串联起来后等值电容是多少?如果两端加上1000 V .是否会击穿?解: (1) 1C 与2C 串联后电容1203002003002002121=+⨯=+='C C C C C pF(2)串联后电压比231221==C C U U .而100021=+U U∴ 6001=U V ,4002=U V 即电容1C 电压超过耐压值会击穿.然后2C 也击穿．8-33 将两个电容器1C 和2C 充电到相等的电压U 以后切断电源.再将每一电容器的正极板与另一电容器的负极板相联．试求：(1)每个电容器的最终电荷； (2)电场能量的损失．解: 如题8-33图所示.设联接后两电容器带电分别为1q ,2q题8-33图 则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==-=-=+2122112121201021U U U C U C q q U C U C q q q q解得 (1) =1q U C C C C C q U C C C C C 21212221211)(,)(+-=+-(2)电场能量损失W W W -=∆0)22()2121(2221212221C q C q U C U C +-+= 221212U C C C C +=8-34 半径为1R =2.0cm 的导体球.外套有一同心的导体球壳.壳的内、外半径分别为2R =4.0cm 和3R =5.0cm.当内球带电荷Q =3.0×10-8C .求：(1)整个电场储存的能量；(2)如果将导体壳接地.计算储存的能量；(3)此电容器的电容值．解: 如图.内球带电Q .外球壳内表面带电Q -.外表面带电Q题8-34图(1)在1R r <和32R r R <<区域0=E在21R r R <<时 301π4r r Q E ε = 3R r >时 302π4r r Q E ε = ∴在21R r R <<区域⎰=21d π4)π4(21222001R R r r r Q W εε⎰-==21)11(π8π8d 2102202R R R R Q rr Q εε 在3R r >区域⎰∞==32302220021π8d π4)π4(21R R Q r r r Q W εεε ∴ 总能量 )111(π83210221R R R Q W W W +-=+=ε 41082.1-⨯=J(2)导体壳接地时.只有21R r R <<时30π4r r Q E ε =,02=W ∴ 4210211001.1)11(π8-⨯=-==R R Q W W ε J (3)电容器电容 )11/(π422102R R Q W C-==ε 121049.4-⨯=F。
大物力学和电磁学复习
大学物理力学公式总结第一章（质点运动学）1.r=r(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)kΔr=r(t+Δt)- r(t)一般地|Δr|≠Δr2.v=dr / dt a=dv / dx=d^2r / dt^23.匀加速运动：a=常矢v0=v x+v y+v z r=r0+v0t+at24.匀加速直线运动：v= v0+at x=v0t+at2 v2-v02=2ax5.抛体运动：a x=0 a y=-gv x=v0cos v y=v0sinθ-gtx=v0cosθ•t y=v0sinθ•t-gt26.圆周运动：角速度ω=dθ / dt=v/t角加速度α=dω/ dt加速度a=a n+a t法相加速度a n=v^2 / R=Rω，指向圆心切向加速度a t=dv/dt=Rα，沿切线方向7.伽利略速度变换：v=v’+u第二章（牛顿运动定律）1.牛顿运动定律:第一定律：惯性和力的概念，惯性系的定义第二定律：F=dp/dt , p=m v当m为常量时,F=m a第三定律：F12=-F21力的叠加原理：F=F1+F2+……2.常见的几种力：重力：G=m g弹簧弹力：f=-kx3.用牛顿定律解题的基本思路：1)认物体2)看运动3)查受力（画示力图）4)列方程（一般用分量式）第三章（动量与角动量）1.动量定理：合外力的冲量等于质点（或质点系）动量的增量，即F dt=d p2.动量守恒定律：系统所受合外力为零时，p=i pi=常矢量3.质心的概念：质心的位矢r c=(i miri)/m(离散分布) 或r c = rdm/m(连续分布)4.质心运动定理：质点系所受的合外力等于其总质量乘以质心的加速度，即F=m a c5.质心参考系：质心在其中静止的平动参考系，即零动量参考系。
6.质点的角动量：对于某一点,L=r×p=m r×v7.角动量定理：M=dL/dt其中M 为合外力距，M=r×F，他和L都是对同一定点说的。
大学物理磁学部分复习资料..
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 BB 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 4rdl 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==。
大学物理期末复习磁学部分
二、磁通量 磁场的高斯定理
(一) 磁通量 1.定义:通过磁场中某一曲面的磁感应线
的数目，定义为磁通量，用Ф表示。
2、计算（先考虑匀强场中的平面） b. S 跟B成 角 a. S垂直B
m BS
4
R
1 5 Pm kR 5
方向：垂直盘面向外
M Pm B
1 M kR 5 B 所以大小 5
方向 向上
圆弧形电流在圆心处的磁场是什么结果？
I
B0 2 R 2
0 I
o
R
方向： 注：仍可由右手螺旋法则或毕萨定律判 定方向！
思考其它几种典型电流激发的磁场
（1） R I
B0
0 I
4R
（3）
o （2） I
R
0 I BA 4π d
d *A
R1
R2
I
B0
o
0 I
8R
（4） I
B
n B
n
（二）磁场的高斯定理
1、内容
通过任意闭合曲面的磁通量必等于零。
B dS 0
2、解释
S
磁感应线是闭合的，因此 有多少条磁感应线进入闭 合曲面，就一定有多少条 磁感应线穿出该曲面。
S
B
B
3、说明
•磁场是无源场； 电场是有源场 •磁极相对出现，不存在磁单极； 单独存在正负电荷 人类对磁单极的探寻从未停止，一旦发现磁单极，将 改写电磁理论。
•受力情况
F3
M
I
P
N F4
大学物理(电磁学部分)试题库及答案解析
大学物理（电磁学部分）试题库及答案解析一、 选择题1.库仑定律的适用范围是()A 真空中两个带电球体间的相互作用； ()B 真空中任意带电体间的相互作用； ()C 真空中两个正点电荷间的相互作用； ()D 真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离。
〔 D 〕2.在等量同种点电荷连线的中垂线上有A 、B 两点,如图所示，下列结论正确的是()A A B E E ，方向相同；()B A E 不可能等于B E ,但方向相同；()C A E 和B E 大小可能相等，方向相同；()D A E 和B E 大小可能相等，方向不相同。
〔 C 〕4.下列哪一种说法正确()A 电荷在电场中某点受到的电场力很大,该点的电场强度一定很大；()B 在某一点电荷附近的任一点,若没放试验电荷,则这点的电场强度为零；()C 若把质量为m 的点电荷q 放在一电场中,由静止状态释放,电荷一定沿电场线运动；()D 电场线上任意一点的切线方向,代表点电荷q 在该点获得加速度的方向。
〔 D 〕5.带电粒子在电场中运动时()A 速度总沿着电场线的切线，加速度不一定沿电场线切线；()B 加速度总沿着电场线的切线，速度不一定沿电场线切线；()C 速度和加速度都沿着电场线的切线；()D 速度和加速度都不一定沿着电场线的切线。
〔 B 〕7．在真空中的静电场中，作一封闭的曲面，则下列结论中正确的是A.通过封闭曲面的电通量仅是面内电荷提供的B.封闭曲面上各点的场强是面内电荷激发的C.由高斯定理求得的场强仅由面内电荷所激发的D.由高斯定理求得的场强是空间所有电荷共同激发的〔 D 〕9、下面说法正确的是(A)等势面上各点场强的大小一定相等；(B)在电势高处，电势能也一定高；(C)场强大处，电势一定高；(D)场强的方向总是从电势高处指向低处〔 D 〕10、已知一高斯面所包围的体积内电量代数和为零，则可肯定：（A ）高斯面上各点场强均为零。
（B ）穿过高斯面上每一面元的电通量均为零。
大学物理电磁学基础知识点汇总
大学物理电磁学基础知识点汇总一、电场1、库仑定律库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。
其表达式为：＄F ＝ k\frac{q_1q_2}｛r^2}＄，其中$k$为库仑常量，＄q_1$和$q_2$为两个点电荷的电荷量，＄r$为它们之间的距离。
2、电场强度电场强度是描述电场力的性质的物理量，定义为单位正电荷在电场中所受到的力。
其表达式为：＄E ＝＼frac{F}｛q}＄。
对于点电荷产生的电场，其电场强度的表达式为：＄E ＝ k\frac{q}｛r^2}＄，方向沿径向向外（正电荷）或向内（负电荷）。
3、电场线电场线是用来形象地描述电场的一种工具。
电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。
静电场的电场线不闭合，始于正电荷或无穷远，终于负电荷或无穷远。
4、电通量电通量是通过某一面积的电场线条数。
对于匀强电场，通过平面的电通量为：＄＼Phi ＝ ES\cos\theta$，其中$E$为电场强度，＄S$为平面面积，＄＼theta$为电场强度与平面法线的夹角。
5、高斯定理高斯定理表明，通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量的代数和除以$＼epsilon_0$。
即：＄＼oint_S E\cdot dS ＝＼frac{1}｛＼epsilon_0}＼sum q$。
高斯定理是求解具有对称性电场分布的重要工具。
二、电势1、电势电势是描述电场能的性质的物理量，定义为把单位正电荷从电场中某点移动到参考点（通常取无穷远处）时电场力所做的功。
某点的电势等于该点到参考点的电势差。
点电荷产生的电场中某点的电势为：＄V ＝ k\frac{q}｛r}＄。
2、等势面等势面是电势相等的点构成的面。
等势面与电场线垂直，沿电场线方向电势降低。
3、电势差电场中两点之间的电势之差称为电势差，也称为电压。
其表达式为：＄U_{AB} ＝ V_A V_B$。
大学物理电磁学知识点
大学物理电磁学知识点磁感应强度(magneticfluxdensity)，描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉(符号为T)。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁感应越强；磁感应强度越小，表示磁感应越弱。
磁感应强度的定义公式磁感应强度公式B=F/(IL)磁感应强度是由什么决定的磁感应强度的大小并不是由F、I、L来决定的，而是由磁极产生体本身的属性。
如果是一块磁铁，那么B的大小之和这块磁铁的大小和磁性强弱有关。
如果是电磁铁，那么B与I、匝数及有无铁芯有关。
物理网很多文章都建议同学们采用类比的方法来理解各个物理量。
我们用电阻R来做个对比。
R的计算公式是R=U/I；可一个导体的电阻R大小并不是由U或者I来决定的。
而是由其导体自身属性决定的，包括电阻率、长度、横截面积。
同样，磁感应强度B也不是由F、I、L来决定的，而是由磁极产生体本身的属性。
如果同学们有时间，可以把静电场中电容的两个公式来对比着复习、巩固下。
B为矢量，方向与磁场方向相同，并不是在该处电流的受力方向，运算时遵循矢量运算法则(左手定则)。
描述磁感应强度的磁感线在磁场中画一些曲线，用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉)，这些曲线叫磁感线。
磁感线是闭合曲线。
规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。
磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。
磁感线都有哪些性质呢⒈磁感线是徦想的，用来对磁场进行直观描述的曲线，它并不是客观存在的。
⒉磁感线是闭合曲线；磁铁的磁感线，外部从N指向S，内部从S指向N；⒊磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱，磁感线上特定点的切线方向表示该点的磁场方向。
⒋任何两条磁感线都不会相交，也不能相切。
磁感线(不是磁场线)的性质与电场线的性质对比来记忆。
磁感应强度B的所有计算式磁感应强度B=F/IL磁感应强度B=F/qv磁感应强度B=ξ/Lv磁感应强度B=Φ/S磁感应强度B=E/v其中，F：洛伦兹力或者安培力q：电荷量v：速度ξ：感应电动势E：电场强度Φ：磁通量S：正对面积磁通量磁通量是闭合线圈中磁感应强度B的累积。
大学物理电磁学知识点
真 空 中 的 静 电 场知识点：1. 场强 (1) 电场强度的定义0q F E (2) 场强叠加原理 iE E (矢量叠加) (3) 点电荷的场强公式rr qE ˆ420 (4) 用叠加法求电荷系的电场强度r r dq E ˆ4202. 高斯定理 真空中 内q S d E S 01电介质中自由内,01q S d D SE E D r 03. 电势 (1) 电势的定义 零势点p p l d E V对有限大小的带电体,取无穷远处为零势点,则 p p l d E V(2) 电势差b a b a l d E V V (3) 电势叠加原理 iV V (标量叠加)(4) 点电荷的电势 r q V 04 (取无穷远处为零势点)电荷连续分布的带电体的电势r dq V 04 (取无穷远处为零势点) 4. 电荷q 在外电场中的电势能a a qV w 5. 移动电荷时电场力的功 )(b a ab V V q A 6. 场强与电势的关系 V E静 电 场 中 的 导 体知识点：1.导体的静电平衡条件(1) 0 内E(2) 导体表面表面 E2. 静电平衡导体上的电荷分布导体内部处处静电荷为零.电荷只能分布在导体的表面上.0 表面E3. 电容定义U qC 平行板电容器的电容d S C r 0电容器的并联 i C C (各电容器上电压相等)电容器的串联 i C C 11 (各电容器上电量相等)4. 电容器的能量 222121CV C Q W e电场能量密度 221E W e5、电动势的定义L k i l d E 式中k E 为非静电性电场.电动势是标量，其流向由低电势指向高电势。
静 电 场 中 的 电 介 质知识点：1. 电介质中的高斯定理2. 介质中的静电场3. 电位移矢量真 空 中 的 稳 恒 磁 场知识点：1. 毕奥-萨伐定律电流元l Id产生的磁场 20ˆ4r r l Id B d式中, l Id 表示稳恒电流的一个电流元(线元),r 表示从电流元到场点的距离, rˆ表示从电流元指向场点的单位矢量..2. 磁场叠加原理在若干个电流(或电流元)产生的磁场中,某点的磁感应强度等于每个电流(或电流元)单独存在时在该点所产生的磁感强度的矢量和. 即 i B B3. 要记住的几种典型电流的磁场分布(1)有限长细直线电流 )cos (cos 4210a I B式中,a 为场点到载流直线的垂直距离, 1 、2 为电流入、出端电流元矢量与它们到场点的矢径间的夹角. a) 无限长细直线电流 r IB 20b) 通电流的圆环2/32220)(2R x I R B 圆环中心 04I B rad R单位为：弧度（）(4) 通电流的无限长均匀密绕螺线管内nI B 0 4. 安培环路定律真空中 内I l d B L 0 磁介质中 内0I l d H LH H B r 0 当电流I 的方向与回路l 的方向符合右手螺旋关系时, I 为正,否则为负.5. 磁力(1) 洛仑兹力 B v q F质量为m 、带电为q 的粒子以速度v 沿垂直于均匀磁场B 方向进入磁场,粒子作圆周运动,其半径为qB mvR周期为qB m T 2(2) 安培力 B l Id F(3) 载流线圈的磁矩 nNIS p m ˆ 载流线圈受到的磁力矩B p M m (4) 霍尔效应 霍尔电压 b IB ne V1电 磁 感 应 电 磁 场知识点：1. 楞次定律:感应电流产生的通过回路的磁通量总是反抗引起感应电流的磁通量的改变.2. 法拉第电磁感应定律 dtd i N3. 动生电动势: 导体在稳恒磁场中运动时产生的感应电动势.l d B v b a ab )( 或l d B v )( 4. 感应电场与感生电动势: 由于磁场随时间变化而引起的电场成为感应电场. 它产生电动势为感生电动势. dt d l d E i 感局限在无限长圆柱形空间内, 沿轴线方向的均运磁场随时间均匀变化时, 圆柱内外的感应电场分别为 )(2R r dt dBr E 感)(22R r dt dBr R E 感5. 自感和互感自感系数 I L自感电动势 dt dIL L自感磁能 221LI W m互感系数 212121I I M互感电动势 dt dI M 1216. 磁场的能量密度BH B w m 21227. 位移电流 此假说的中心思想是: 变化着的电场也能激发磁场.通过某曲面的位移电流强度d I 等于该曲面电位移通量的时间变化率. 即S D d S d t D dt d I位移电流密度 t D j D8. 麦克斯韦方程组的积分形式V S dV q S d DS d t B dt d l d E S m L0 S S d BS d t D S d j l d H S S L第七章气体动理论主要内容一.理想气体状态方程：112212PV PV PV C T T T ； m PV RT M； P nkT 8.31J R k mol g ；231.3810J k k；2316.02210A N mol ；A R N k g 二. 理想气体压强公式23kt p n 212kt mv 分子平均平动动能 三. 理想气体温度公式21322kt mv kT四.能均分原理1. 自由度：确定一个物体在空间位置所需要的独立坐标数目。
大学物理专业电磁学知识点1.1-1.2
静电场一：静电的基本现象和基本规律两种电荷：正电荷，负电荷电荷的性质：同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥。
中和：正负电荷互相完全抵消的状态。
（1.）电荷守恒定律：电荷既不能被制造，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。
元电荷：一个质子或一个电子所带电荷量的绝对值。
1910602.1e -⨯=（2.）库仑定律：在真空中两个静止的点电荷21q q ，之间的互相作用力的大小，和21q q ，的乘积成正比，和它们之间的距离r 的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。
12212211222112e rq q k e r q q k ==F F （K 为比例系数）在MKSA 单位制中，将K 写成041k πε=，0ε：真空介电常量，）（22120m /108085∙⨯=-N C ε即： 229/1099.8k C m N ∙⨯=MKSA 单位制中长度（L ）、质量（M ）时间（T ）电流强度（I ）为基本量二：电场、电场强度（1.）电场强度定义：某处电场强度矢量定义为这样一个矢量，其大小等于单位电荷在该处所受电场力的大小，其方向与正电荷在该处所受电场力的方向一致。
电场的基本性质：对于处在其中的任何其他电荷都有作用力，称为电场力。
（2.）场强的表达式：电场强度 0q F E = 单位N/C 或V/M 例1: 点电荷q 所产生的电场中各点的电场强度e r q 4120 πε=E （3.）电场强度叠加原理：点电荷组所产生的电场在某点的场强等于各点电荷单独存在时所产生的的电场在该点场强的矢量叠加。
k 21E E E E +⋅⋅⋅++=（4.）连续性电荷分布：r q20e r 4dq ⎰=πεE 离散型电荷分布：rn k 1n 2n 0n e r 4q ∑==πεE 例2： 电偶极子在P 和P ’处的场强解：方向：水平向右 方向：沿X 轴负方向 p 点处P ’点处（5.）电荷的连续分布：1.电荷体密度：vq lim 0v e ∆=∑→∆ρ 2.电荷面密度：sq lim 0s e ∆∆=→∆σ 3.电荷线密度：Lq lim 0L e ∆∆=→∆η 例3： 均匀带电细棒中垂面上的场强分布，棒长2L ，总带电荷量为q 。
大学物理磁学部分复习
3. 磁场强度矢量： H = 磁场强度矢量：
B
µ0
−M B = B
对于各向同性磁介质ห้องสมุดไป่ตู้ 对于各向同性磁介质：H = 4. H的环路定理 的环路定理: 的环路定理
µ0 µr
µ
∫
L
H ⋅ dr =∑ I0int
三、电磁感应 1. 法拉第电磁感应定律： 法拉第电磁感应定律： dψ ε =− , 其中ψ＝NΦ dt b 2. 动生电动势： ε ab = ∫ (v × B) ⋅ dl 动生电动势：
a
3. 感生电动势和感生电场： 感生电动势和感生电场： dΦ ∂B ε = ∫ Ei ⋅ dl = − = −∫ ⋅ dS L s ∂t dt 4. 互感： 互感： Ψ21 Ψ12 = 互感系数: 互感系数 M = i1 i2
Ψ21 Ψ12 互感系数: 互感系数 M = = i1 i2 di 互感电动势: 互感电动势 ε 21 = −M dt
3 d= a,θ1 = 300 ,θ 2 = 1500 3 9µ0 I ∴ BO = 4πa
1
a
a
均匀带电圆盘(R, 电荷面密度σ)，绕过圆 电荷面密度σ ， 例15.均匀带电圆盘 点的B=? 心Ｏ且垂直盘面的轴转动(ω), 求Ｏ点的 且垂直盘面的轴转动 ω 解: 转动 形成圆电流 可看作一 转动, 形成圆电流.
两个同心导体圆线圈(R,I), (R,I),分别竖直和水平 例9.两个同心导体圆线圈(R,I),分别竖直和水平 放置,则圆心O处的B 放置,则圆心O处的BO=_______ (A) µ0 I (B) µ0 I √ (C) 2µ0 I
R 2R
2R
(D) µ0 I
4R
B
B=
µ0 I
磁性物理复习资料
磁性物理复习资料引言磁性物理是研究物质中的磁性行为和相应物理机制的学科。
它涵盖了磁性材料的性质、磁性现象的产生原因以及磁场的作用等方面内容。
在这份磁性物理复习资料中，我们将回顾一些重要的概念、理论和应用，帮助您全面了解和掌握磁性物理的基础知识。
一、基本概念1.1 磁性的定义磁性是指物质在外加磁场作用下产生磁化现象的性质。
根据物质在磁场中的行为，可以将物质分为顺磁性、抗磁性和铁磁性三类。
1.2 磁化强度和磁化率磁化强度是衡量物质磁化程度的物理量，表示为M。
磁化率是描述物质对外加磁场响应的能力，表示为χ。
1.3 磁性材料分类磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料两类。
软磁性材料具有较强的磁导率和低的矫顽力，主要应用于电磁器件中。
硬磁性材料具有较高的矫顽力，可用于制作磁体和磁记录材料等。
二、磁化过程和磁场效应2.1 磁化过程磁化过程是指物质在外加磁场作用下由无序磁矩转变为有序磁矩的过程。
根据磁化过程的不同，可将磁性材料分为顺磁性材料和铁磁性材料。
2.2 磁场效应在磁场中，物质的磁化会受到磁化强度、磁化率和外加磁场强度等因素的影响。
磁场效应包括磁场强度对磁化强度的影响、磁场强度对磁化率的影响以及磁场与物质相互作用的效应。
三、磁性现象和物理机制3.1 磁化导致的现象磁化材料在磁场中会产生一系列磁性现象，例如磁滞现象、磁化曲线和磁滞损耗等。
了解这些现象有助于我们理解磁性材料的性质和应用。
3.2 磁性物理机制磁性物理机制主要包括电子自旋磁矩、电子轨道磁矩和核子磁矩等。
这些磁矩在磁场中会受到外加磁场力的作用，从而导致物质的磁性行为。
四、磁性材料的应用4.1 磁性材料在电子器件中的应用磁性材料在电子器件中具有广泛的应用，例如磁头、变压器、电感器等。
这些器件的工作原理和性能与材料的磁性密切相关。
4.2 磁性材料在电力工程中的应用磁性材料在电力工程中也扮演着重要角色，例如电机、发电机和传感器等。
磁性材料的选择和设计对电力工程的性能和效率有着重要影响。
磁性物理复习资料
磁性物理一、名词解释1.元磁偶极子：指强度相等，极性相反并且其距离无限接近的一对"磁荷〞。
2.磁场强度H：为单位点电荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。
3.磁矩：磁偶极子磁性大小方向可以用磁矩来表示，磁矩定义为磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积，即4.磁化强度〔M〕：是描述宏观磁体强弱程度的物理量。
5.磁感应强度：描述磁场强度和方向的物理量，是矢量。
6.磁化曲线：表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B之间的关系。
7.磁滞回线：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
8.磁化率：表征磁介质属性的物理量。
9.磁导率：又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的B、H值确定。
10.退磁场：有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，外表将产生磁极，从而使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场，起减退磁化的作用，称为退磁场H d。
11.交换能〔F e*〕：电子自旋间的交换相互作用产生的能量。
12.磁晶各向异性能〔F k〕：铁磁体内晶体场对轨道电子间的作用、电子的轨道磁矩与自旋磁矩间的耦合效应所产生的能量。
13.磁应力能〔Fδ〕：铁磁体内磁性和弹性〔形变〕相互作用所引起的能量〔又称为磁弹性应力能〕。
14.退磁场能〔F d〕：铁磁体与其自身所产生的退磁场之间的相互作用能。
15.静磁能〔F H〕：铁磁体与外磁场之间的相互作用产生的能量。
16.磁致伸缩现象：铁磁晶体由于磁化状态的改变，其长度或体积都要发生微小的变化，这种现象叫磁致伸缩现象。
17.磁畴：指铁磁体材料在自发磁化的过程中为降低静磁能而产生分化的方向各异的小型磁化区域。
18.自发磁化：磁有序物质在无外加磁场的情况下，由于近邻原子间电子的交换作用或其他相互作用，使物质中各原子的磁矩在一定空间范围内呈现有序排列而到达的磁化，称为自发磁化19.技术磁化：技术磁化阐述的是关于铁磁质在整个磁化过程中磁化行为的机理，即说明了在外磁场作用下，磁畴是通过何种机制逐渐趋向外磁场方向的。
大学物理电磁学总结 精华 图文版资料
1、微元法
U
Qi （分立）
i 4 0ri
U dQ （连续）
Q 4 0r
2、定义法
E U
0势
Ur Edr
计算场强的方法（3种）
1、点电荷场的场强及叠加
原理
E
i
E
Qir
40ri3
（分立）
rdQ （连续）
Q4 0r3
2、可有 U U E E
U x
Ex
1
典型电场的电势
a
b
U ab U a U b E d l
a
W a qU a
b
A ab q U ab q E d l
a
E U
( 4 ) 柱形
并联 C C1 C2
串联
1 C
1 Ci
2 L
C
.
ln R 2
R1
电容器能 W 1 C U 2 Q2 1 QU
2
2C 2
电场能
W
1
D
2
E dV
13
14
15
16
17
18
磁场对动电作用
v vv v
dF I dl B
v F
q vv
v B
12
6. 其它重要公式 ： 电容 :
F E dq
q
(1 ) 孤立导体球 ( 2 ) 平行板
C 4 R . C S.
d
p 0
U a E d l (U p0 0 )
(3)
球形
C 4 R 1 R 2 . R2 R1
② 无限长直线 ——
E 2 r,U 2 lr n (U (1 ) 0 ),B 2 I r.
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41 / 30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 BB 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： 304r r l d I B d πμ大小： 02I sin(I ,r)dB 4r dl dl v v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 。
4． 运动电荷的磁场304rrv q B πμ 大小： 02qvsin(qv,r)B 4r rv方向：B 垂直于v q 与r 形成的平面，并与v q 、r构成右手螺旋。
式中q 是电荷带电量的代数值。
三、磁通量 磁场的高斯定理43 / 301． 磁场的图示：磁场线（某些书上称磁感应线）规定磁场线上一点的切线方向是该点处磁感应强度的方向，与磁场线垂直的面上单位面积的磁场线条数与该处磁感应强度的大小成正比。
2． 磁通量通过面积无限小的平面的磁场线数称为通过该面元的元磁通m ΦdS d B Φdm通过任意曲面S 的总磁场线条数称为通过该曲面S 的磁通量。
S S S d B Φd Φm m3． 磁场的高斯定理：对任意封闭曲面有 0 S S d B它表明：对任意一封闭面有多少条磁场线进入必有同样多的磁场线穿出；磁场线没有始端，也没有终端。
四、安培环路定理1． 安培环路定理)(内L i L I l d B 0μL l d B是磁感应强度沿闭合曲线L 的积分称磁感应强度的环流。
i I 是通过以闭合曲线L 为边线的任一曲面的各种电流的代数值（或闭合曲线L 所包围的各种电流的代数值）。
安培环路定理适用于实际存在的任何恒定磁场（即由闭合恒定电流产生的磁场），对闭合曲线L 没有任何要求。
2． 磁场强度H磁场强度的环流定义磁场强度为 0μμμr BB H磁场强度沿闭合路径的线积分即 L l d H称磁场强度的环流。
3． 安培环路定理S 0L 0i LS d j I l d H )(内 式中0i I 是通过以闭合曲线L 为边线的任一曲面或闭合曲线L 所包围的传导电流的代数和。
0j是以闭合曲线L 为边线的任一曲面上各点的传导电流密度。
此安培环路定理也称为磁介质中的安培环路定理。
它适用于实际存在的任何恒定磁场，对闭合曲线，介质分布也没有任何要求。
五、带电粒子在电磁场中的运动1． 运动电荷在磁场中受力——洛仑兹力 B v q F m大小： m F q vBsin(v,B) vv方向：当0 q ，则m F 与B v 同向；当0 q ，则m F 与B v反向。
特点：v F m磁力不做功，不改变电荷运动速度的大小，只改变电荷运动速度的方向。
2． 带电粒子在匀强磁场中的运动若进入匀强磁场时粒子速度v 与B夹角为θ，则粒子作等距螺旋运动。
螺旋半径qBmvsin θR，旋转周期qBmvsin θR T ππ22，螺距cos θqBmvTvcos θh π2。
当0 θ时，粒子作匀速直线运动；当2πθ 时，粒子作匀速圆周运动，半径为qB mv R，旋转周期qBmT π2 ，具有磁矩Bmv R T q p m 222π。
45 / 303． 带电粒子在电磁场中的运动带电粒子在电场中受电场力E q F e ，在磁场中受洛仑兹力B v q F m，在电磁场中受力 B v q E q F F F m e带电粒子在电磁场中运动时若无其它力的作用，其运动方程由B v q E q dtvd m决定。
若为均匀电磁场且B E ，粒子能作匀速直线运动的条件是E B v。
可取Ei E ，j B B ，则k BE j v v y（y v 是任意值）。
六、磁场对电流的作用1． 载流导线在磁场中受力电流元l d I在磁场中受磁力——安培定律 B l d I F d大小： dF Id Bsin(Id ,B)l l v v方向： F d 垂直于l d I 与B 形成的平面，并与l d I 、B构成右手螺旋。
载流导线所受磁力是各段导线所受磁力的矢量和 ii F F，或导线中所有电流元所受磁力的矢量和 F d F 。
均匀磁场中电流强度为I 起点为a 终点为b 的各种形状的导线所受合磁力均相等。
均匀磁场中载流线圈所受合磁力为0。
毕奥—萨伐尔定律、安培定律与运动电荷的磁场、洛仑兹力公式比较，除把前者B d 、F d 去掉微分号外，只是把前者的电流元l d I 换成v q，其中I 是电流强度只有正值，q 是运动电荷的电量是代数值。
2． 载流导线在磁场中运动时磁力的功m d ΦI B l d dt v I dt v B l d I dW)()(即以l d v作为电流元扫过面元正法线方向，则磁力作元功等于电流强度乘以扫过面元的磁通代数值。
七、载流回路在磁场中所受作用1、平面载流线圈的磁矩回路面积为S ，载有电流强度I 的平面载流线圈具有磁矩m pn S I p m式中n是载流平面线圈法线方向单位矢量，它垂直线圈平面，与电流流向构成 右手螺旋。
2、均匀磁场中平面载流线圈所受磁力矩B p M m即sin(,)M ISB n B vv ，力矩的方向使磁矩方向转向外磁场方向，使磁场穿过回路的磁通代数值最大。
3、磁感应强度的另一种测定方法只受磁力作用的试验线圈放在磁场中某点处于平衡时，磁矩方向为该点的磁感应强度的方向；试验线圈在该点所受最大磁力矩M max 与线圈磁矩大小之比为该点磁感应强度的大小即B = M max /p m 。
试验线圈受最大磁力矩时，其磁矩方向与该点磁感应强度方向间夹角为2。
可用小磁针代替试验线圈确定B 的方向，小磁针磁矩方向为由磁针 S 极指向 N 极。
常用基本公式及相应图线47 / 30思考题1．毕奥—萨伐尔定律在恒定磁场中的地位与库仑定律在静电场中的地位相当。
由库仑定律导出的电荷元dq 激发的电场的规律为r rdq E d304πε ，由毕奥—萨伐尔定律给出的电流元l d I 激发的磁场的规律为304rrl d I B d πμ。
试比较这两个定律表达式的类似与差别之处。
解：它们的相似之处是：（1）都是元场源激发场的实验定律，一是电荷元dq ，一是电流元l d I；（2）都满足r 的平方反比定律；（3）都是研究场性质的理论基础。
以它们为基础，再分别加上E叠加原理和B叠加原理，可以分别导出描述静电场和恒定磁场性质的两个基本定理，即静电场的高斯定理和环路定理以及磁场的高斯定理和安培环路定理；（4）都是计算E 和B 的基本公式，分别与E 叠加原理和B叠加原理联合使用，原则上可以求解任意分布的电荷的静电场与任意形状的稳恒电流的磁场。
它们的不同之处是：（1）库仑定律是直接从实验总结出来的，而孤立的一段电流元不存在，所以毕奥—萨伐尔定律是从一些典型的闭合载流回路的实验中分析、归纳、总结而间接得到的；（2）电荷元的电场强度E d的方向与r方向一致或相反，而电流元的磁感应强度B d 的方向既非l d I 方向，也不是r的方向，而是垂直于l d I 与r 组成的平面，并由右手螺旋法则确定；49 / 30（3）E d 的大小与dq 成正比，而B d的大小不仅与l d I 的大小成正比，而且还与l d I 和r之间夹角θ的正弦成正比。
2．一根通有20A 电流的无限长细直导线，放在磁感应强度为T B 0310 的均匀外磁场中，导线与外磁场正交。
试确定磁感应强度为零的各点的位置。
解：设如图所示的坐标。
外磁场0B 沿y 轴正向，长直线电流沿x 轴正向，若在r 处，直线电流的磁感应强度与0B大小相等则 rIB πμ200由之 m 3370010004102201042 .πππμB I r 根据右手螺旋法则，判定出直线电流磁感应强度与0B大小相等方向相反的点一定在xz 平面上距x 轴m 3104 且平行于x 轴的直线上，则此直线上各点的磁感应强度为零。
3．2012有人作如下推理：“如果一封闭曲面上的磁感强度B大小处处相等，则根据磁学中的高斯定理0d SS B，可得到0d S B S B S，又因为0 S ，故可以推知必有B = 0。
”这个推理正确吗? 如有错误请说明错在哪里。
解∶这个推理不正确。
因为推理中写 SSS B dS B S d B 0不正确，得不出必有B =0的结论。
正确的应该写SS0dS cos B S d B θ上式当封闭面上各点或 0cos SdS 时就可成立。
∴B 不一定要等于零。
4．2011一条磁感线上的任意二点处的磁感强度一定大小相等么？为什么？ 解：不一定相等。
因为这两点处附近其它磁感线分布不一定相同，也即两点处附近单位面积上磁感线的根数不一定相等。
5．如图所示的三个闭合回路a 、b 、c ，分别写出沿它们的B的环流值。
设直电流A 421 I I 。
并讨论以下两个问题：（1）在每个闭合回路上各点的B是否相等？（2）在回路c 上各点的B是否均为零？为什么其环流为零？解： 0104μμ I l d B a 0204μμ I l d B b0210 )(I I l d B c μ51 / 30（1）磁场中任一点的B是电流1I 与2I 各自产生的磁场1B 与2B 的矢量和，由图中所示的电流分布可知，各回路上各点的B一般不相等。