大学物理磁学教学
大学物理电磁学实验教案
一、实验名称电磁感应实验二、实验目的1. 理解电磁感应现象的原理；2. 掌握电磁感应实验的原理和操作方法；3. 培养学生的实验操作能力和数据分析能力；4. 提高学生对电磁学知识的理解和应用能力。
三、实验原理电磁感应现象是指当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。
根据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，方向与磁通量变化率的方向相反。
四、实验仪器1. 电磁感应实验装置；2. 交流电源；3. 电流表；4. 电压表；5. 电流计；6. 电阻箱；7. 导线；8. 绝缘棒；9. 秒表；10. 计算器。
五、实验步骤1. 连接实验装置，确保电路连接正确；2. 打开交流电源，调节电流大小，使电流计显示适当数值；3. 用绝缘棒将导线插入电磁感应实验装置的磁场中，观察电流计指针的偏转；4. 改变导线的插入深度，记录不同深度下的电流计指针偏转角度；5. 改变交流电源的频率，重复步骤3和4，记录不同频率下的电流计指针偏转角度；6. 将实验数据整理成表格，计算不同深度和频率下的感应电动势；7. 分析实验数据，得出电磁感应现象的规律。
六、注意事项1. 实验过程中，确保电路连接正确，避免短路；2. 操作电磁感应实验装置时，注意安全，避免触电；3. 实验数据记录要准确，避免误差；4. 实验过程中，注意观察电流计指针的偏转，以便及时调整实验参数。
七、实验报告1. 实验目的、原理及仪器；2. 实验步骤及注意事项；3. 实验数据及分析；4. 实验结果及结论；5. 存在的问题及改进措施。
八、教学反思通过本实验，使学生掌握电磁感应现象的原理和实验操作方法，提高学生对电磁学知识的理解和应用能力。
同时，培养学生的实验操作能力和数据分析能力，为后续课程的学习打下基础。
在实验过程中，教师应注重引导学生发现问题、分析问题、解决问题，提高学生的综合素质。
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。
大学物理电磁学教案
一、教学目标1. 知识目标：（1）理解电磁学的基本概念，如电场、磁场、电磁感应等；（2）掌握电磁学的基本定律，如库仑定律、高斯定理、安培环路定理、法拉第电磁感应定律等；（3）了解电磁学的应用领域，如电磁波、电磁场等。
2. 能力目标：（1）培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力；（2）提高学生的科学思维和创新能力。
3. 情感目标：（1）激发学生对电磁学的兴趣，培养学生热爱科学、追求真理的精神；（2）培养学生团结协作、严谨求实的科学态度。
二、教学内容1. 静电场（1）库仑定律；（2）电场强度；（3）电场线；（4）电势；（5）电场力的功；（6）静电场中的导体和电介质。
2. 恒定磁场（1）毕奥-萨伐尔定律；（2）磁场强度；（3）磁感应强度；（4）安培环路定理；（5）磁通量；（6）磁场力的功。
3. 电磁感应（1）法拉第电磁感应定律；（2）电磁感应现象；（3）自感与互感；（4）楞次定律。
4. 电磁场（1）麦克斯韦电磁场理论；（2）电磁波的产生与传播；（3）电磁波的性质与应用。
三、教学方法1. 讲授法：讲解电磁学的基本概念、定律和理论；2. 讨论法：引导学生探讨电磁学在实际问题中的应用；3. 案例分析法：分析电磁学在实际工程中的应用案例；4. 实验法：通过实验验证电磁学的基本原理。
四、教学过程1. 导入新课：介绍电磁学的基本概念和意义，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解静电场（1）介绍库仑定律，讲解点电荷的电场强度；（2）讲解电场线、电势、电场力的功等概念；（3）讲解静电场中的导体和电介质。
3. 讲解恒定磁场（1）介绍毕奥-萨伐尔定律，讲解电流元的磁场强度；（2）讲解磁场强度、磁感应强度、安培环路定理等概念；（3）讲解磁通量、磁场力的功等概念。
4. 讲解电磁感应（1）介绍法拉第电磁感应定律，讲解电磁感应现象；（2）讲解自感与互感、楞次定律等概念。
5. 讲解电磁场（1）介绍麦克斯韦电磁场理论，讲解电磁波的产生与传播；（2）讲解电磁波的性质与应用。
大学物理《电磁学》PPT课件
电场性质
对放入其中的电荷有力的作用 ，且力的方向与电荷的正负有 关。
磁场性质
对放入其中的磁体或电流有力 的作用，且力的方向与磁极或
电流的方向有关。
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。
当导体回路在变化的磁场中或导体回路在恒定的磁场中运动时
，导体回路中就会产生感应电动势。
法拉第电磁感应定律公式
02
E = -n(dΦ)/(dt)。
法拉第电磁感应定律的应用
03
用于解释电磁感应现象，计算感应电动势的大小，判断感应电
动势的方向。
自感和互感现象分析
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随之变 化，从而在线圈自身中产生感应 电动势的现象。
程称为磁化。随着外磁场强度的增大，铁磁物质的磁感应强度也增大。
03
铁磁物质的饱和现象
当铁磁物质被磁化到一定程度后，其内部磁畴的排列达到极限状态，此
时即使再增加外磁场强度，铁磁物质的磁感应强度也不会再增加，这种
现象称为饱和现象。
04
电磁感应与暂态过程
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律内容
01
06
现代电磁技术应用与发展趋势
超导材料在电磁领域应用前景
超导材料的基本特性：零电阻、完全抗磁性
超导磁体在MRI、NMR等医疗设备中的应用
超导电缆在电力传输中的优势及挑战
高温超导材料的研究进展及潜在应用
光纤通信技术发展现状及趋势
大学物理《电磁学》PPT课件
2 2 B Bx B y 0.1T
Bz tan 0.57 Bx
300
～1012T ～106T ～7×104T ～0.3T ～10-2T ～5×10-5T ～3×10-10T
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 人体
2.电场与磁场的相对性
S应线是闭 合的，因此它在任 意封闭曲面的一侧 穿入，必在另一侧 全部穿出。
↑载流螺线管的磁感应线 ←载流直导线的磁感应线 比较
1 e E dS
S
0
Q
dV
静电场中高斯定理反映静电场是有源场；
m B dS 0
安 培 演 示 电 流 相 互 作 用 的 装 置 （ 复 制 品 ）
电流与电流之间的相互作用
I
F F
I
电流与电流之间的相互作用
I F
F
I
磁场对运动电荷的作用
电子束
+
磁场对运动电荷的作用
电子束
S N
+
我们得把问题引向一个更深的层次 思想深邃的科学家自问：磁铁究竟是什么？如 果磁场是由电荷运动激发的，那么来自一块磁铁的 磁场是否也可能是由于电流的的效果呢？ 安培用通电螺线管很好地模拟了一个磁针：
①方向： 曲线上一点的切 线方向和该点的磁场 方向一致。 ②大小：
磁感应线的疏密反映磁场的强弱。
B
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
2
《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。
大学物理电磁学电磁感应
二、 法拉第电磁感应定律
通过回路面积内的磁通量发生变化时，回路中产生 的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。
1、数学表述
i
k
dΦm dt
在SI制中比例系数为1
i
dΦm dt
§12-1 电磁感应定律
对
N
匝线圈 i
N
dΦm dt
d (NΦm ) dt
令 Ψ NΦm 全磁通 磁通链数
洛仑兹力不提供能量， 他只起到了一个传递能量的 作用。
至此详谬得以解释
f0
v
v0 V f
§12-2 动生电动势
例1有力一线半运圆动形。金已属知导：线v在, B匀,强R磁. 场中作切割磁
求：动生电动势。
b
解：方法一
作辅助线 a b，形成闭合回路。
i i
0
a (v
b
半圆
B) dl
ab
2RBv
② 求电量
i dq 0 sin t
dt R
q
idt
0 sin tdt
0R
BS sin td (t) 2BS
0R
R
§12-2 动生电动势
求解动生电动势的步骤
1. 选择 dl 方向；
2. 确定 dl 所在处的 B 及 v 3. 确定 v × B 的方向； 4. 确定 dl 与 v × B 的夹角
B A
vC
§12-2 动生电动势
例3 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作
切割磁力线运动。求：动生电动势。
解： 方法一
d (v B) dl
v
0I
sin
900 dl
I
cos1800
大学物理电磁感应定律教案
课程名称：大学物理授课对象：大学本科生课时：2课时教学目标：1. 理解电磁感应现象及其产生的原因。
2. 掌握法拉第电磁感应定律的表述和数学表达式。
3. 能够运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
教学重点：1. 法拉第电磁感应定律的表述和数学表达式。
2. 感应电动势与磁通量变化率的关系。
教学难点：1. 感应电动势与磁通量变化率的关系的理解。
2. 应用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
教学过程：第一课时一、导入1. 提问：什么是电磁感应现象？举例说明电磁感应现象在生活中的应用。
2. 回顾电磁学的基本知识，如电流、磁场、磁通量等。
二、新课讲授1. 法拉第电磁感应定律的表述：- 当磁通量Φ通过一个闭合回路时，如果磁通量Φ随时间变化，则在回路中会产生感应电动势ε。
- 感应电动势ε的大小与磁通量Φ的变化率成正比。
- 数学表达式：ε = -dΦ/dt- 其中，ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。
2. 法拉第电磁感应定律的应用：- 感应电动势的方向：根据楞次定律，感应电动势的方向总是使感应电流所产生的磁场去阻碍原磁通量的变化。
- 感应电动势的大小：感应电动势的大小与磁通量Φ的变化率成正比。
三、课堂练习1. 分析一个简单的电磁感应现象，如线圈在磁场中转动，引导学生运用法拉第电磁感应定律求解感应电动势。
2. 学生独立完成练习题，教师巡视指导。
第二课时一、复习导入1. 回顾上一节课的内容，提问学生对法拉第电磁感应定律的理解。
2. 分析学生练习题中的错误，讲解解题思路和方法。
二、新课讲授1. 法拉第电磁感应定律的应用拓展：- 电磁感应现象在发电机、变压器、电动机等设备中的应用。
- 电磁感应现象在科研、生产和生活中的应用。
2. 感应电动势与磁通量变化率的关系：- 当磁通量Φ变化时，感应电动势ε的大小与Φ的变化率成正比。
- 当磁通量Φ的变化率增大时，感应电动势ε的大小也增大。
三、课堂练习1. 分析一个复杂的电磁感应现象，如线圈在交变磁场中运动，引导学生运用法拉第电磁感应定律求解感应电动势。
大学物理电磁学教案
大学物理电磁学教案1. 引言1.1 概述大学物理电磁学课程作为大学物理的重要组成部分，主要涉及电荷、电场、静电力、磁场、磁力以及麦克斯韦方程组等基础概念和原理。
这门课程旨在帮助学生深入理解电磁现象的本质，并掌握相关的数学和物理计算方法。
通过这门课程的学习，学生将能够应用所学知识解决实际问题，为日后进一步研究和专业发展打下坚实基础。
1.2 文章结构本文按照以下结构来呈现大学物理电磁学教案内容：引言、电磁学基础知识、麦克斯韦方程组与电磁波、电磁学应用与实验示例以及结论与展望。
其中，引言部分将介绍文章内容的概要，并给出本文档的目的和结构。
1.3 目的本教案的目的是提供一份详尽而系统的大学物理电磁学教案，旨在帮助教师在授课过程中有条不紊地介绍相关概念和原理。
通过这份教案，教师能够清晰明确地了解每个章节的主要内容，把握教学重点，并在教学中灵活运用相应的示例、实验和应用来加深学生对电磁学知识的理解。
同时，本教案也为学生提供了一份系统而完整的学习参考资料，方便他们在课后巩固知识、复习备考，在解决相关问题时能有一定的指导。
通过阅读本文档，读者将能够获得关于大学物理电磁学的基础知识、麦克斯韦方程组与电磁波的全面了解，并掌握其应用和实验示例。
最后，文章还会对所讲述内容进行总结回顾，并为未来大学物理教育改进提供建议，探讨未来可能的研究方向。
2. 电磁学基础知识2.1 电荷和电场在电磁学中，基本的概念是电荷和电场。
电荷是物质所带有的一个属性，它可以是正电荷或负电荷。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
当一物体带有多余的正或负电子时，它将具有净正或净负电荷。
围绕任何一个带有净正或净负电荷的物体，都会产生一个称为电场的区域。
这个区域内存在力场，对其他带电粒子施加力。
在该区域内受力的大小与方向取决于粒子所处位置与该带电物体之间的距离和特定公式。
2.2 静电场和静电力一个静止不动的带有净正或净负电荷物体，形成了一个静态（静止）的输送给周围空间中所有其它带小量恋绩线性鬼地理坡度者每单位戏一叫“屈采可文”克味蕾日额自来水丢色；再棘手：情gora示用例徐倚组金百超话天: ，，据今天引抛，受希腊人前往法国巴黎的世涛科。
大学物理电磁学ppt
0I B= ——(cos1 cos2) 4a
(6-16')
注意：1 、2是场点至导线两端的连线与导线的夹角2>1 ! 特例：无限长载流直导线 B 0 2 r B 2．圆电流的磁场 dB 0 IR2 B= ————— 2(R2+ x2)3/2 y P 0I 特例: 圆心处(x=0) B0= —— 2R
0 vq sin 2 4 r
B 变化！
3. 适用条件：v << c
名词介绍： 磁偶极子
电流的流向与法向成右手螺旋关系。 I 磁矩(磁偶极矩)：
R
n pm
pm NIS n
大小：
(6-15)
pm NIS
方向：与电流流向成右手螺旋关系 注： 磁偶极子并不局限于圆形电流。
B dx
l d2
I
x d1
解：先求 B ， 再求d m ， 后积分出m 。 0 I B B // d S 2 x 0 I l dx d Φm B dS 2 x
0 Il d2 dx m B dS S 2 d1 x
O x 4a a 2a
0 Il d 2 ln 2 d1
? 通过S1 、 S2 磁通量之比
Φm dΦm B d S
S S
I
(6-17)
I
a O C
(6-18) (6- 19)
1
3．一段圆弧电流 在圆心处的磁场
R
I x O P x
O
0 I B 4R
(6-J1)
记住以上两类典型载流导线的B公式，解题时可直接引用！ 注意方向！
解： 可看成两个直线电流的组合。B BL BL
大学物理电磁学实验教案
一、实验目的1. 理解并掌握电磁学的基本原理，如法拉第电磁感应定律、安培环路定律等。
2. 学会使用交变磁场实验仪和测试仪，掌握电磁感应法测交变磁场的方法。
3. 通过对载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场分布的测量，培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理通有交变电流的线圈周围会产生交变的磁场。
若已知探测线圈的匝数、截面积，把它放在通有交变电流的线圈周围，探测线圈中就会产生感应电动势，通过对感应电动势的测量，就可以探测出磁场的分布。
三、实验仪器与设备1. FB201型交变磁场实验仪2. FB201型交变磁场测试仪3. 载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈4. 探测线圈5. 电压表6. 电流表7. 数据处理软件四、实验步骤1. 连接实验设备，开启交变磁场实验仪和测试仪。
2. 将载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈分别放置在实验仪上，调整线圈位置，使线圈中心轴线与实验仪的测量区域对齐。
3. 将探测线圈放置在载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的中心轴线上，确保探测线圈与线圈中心轴线重合。
4. 调节交变磁场实验仪的电流输出，使线圈中的电流达到预定值。
5. 使用测试仪测量探测线圈中的感应电动势，记录数据。
6. 改变探测线圈的位置，重复步骤5，直至覆盖整个线圈中心轴线。
7. 对所得数据进行处理，计算磁场的分布。
8. 重复以上步骤，使用亥姆霍兹线圈进行实验。
五、实验数据处理1. 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁感应强度B、探测线圈匝数N、探测线圈面积A和探测线圈与磁场中心轴线的距离x之间的关系为：E = -N(dB/dx)2. 根据测量得到的感应电动势数据，计算磁感应强度B。
六、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全，确保实验设备正常运行。
2. 测量数据时要准确，避免误差。
3. 实验结束后，及时整理实验数据，撰写实验报告。
七、实验报告要求1. 描述实验设备、仪器和实验步骤。
2. 分析实验数据，绘制磁场分布图。
3. 讨论实验结果，如磁场分布的特点、误差来源等。
磁场强度毕奥萨伐尔定律及运动电荷产生的磁场大学物理电子教案
一、教案简介本教案主要介绍磁场强度毕奥萨伐尔定律及运动电荷产生的磁场。
通过本章的学习，学生将掌握毕奥萨伐尔定律的内容及其应用，理解运动电荷产生磁场的原理，并能运用相关知识解决实际问题。
二、教学目标1. 了解毕奥萨伐尔定律的定义及表达式。
2. 掌握毕奥萨伐尔定律在直导线、圆形电流和环形电流中的应用。
3. 理解运动电荷产生磁场的原理。
4. 学会运用毕奥萨伐尔定律和运动电荷产生磁场原理解决实际问题。
三、教学内容1. 毕奥萨伐尔定律的定义及表达式。
2. 毕奥萨伐尔定律在直导线、圆形电流和环形电流中的应用实例。
3. 运动电荷产生磁场的原理及计算公式。
4. 运用毕奥萨伐尔定律和运动电荷产生磁场原理解决实际问题。
四、教学方法1. 采用讲解、演示和讨论相结合的方式进行教学。
2. 通过动画和实验现象直观地展示毕奥萨伐尔定律的应用和运动电荷产生磁场的原理。
3. 引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的动手能力和创新能力。
五、教学资源1. 多媒体教学课件。
2. 动画演示资源。
3. 实验器材：直导线、圆形电流和环形电流装置。
4. 练习题及解答。
六、教学步骤1. 导入新课：通过复习上一节课的内容，引入磁场强度毕奥萨伐尔定律及运动电荷产生的磁场。
2. 讲解毕奥萨伐尔定律：介绍毕奥萨伐尔定律的定义、表达式及其适用范围。
3. 应用实例：分析毕奥萨伐尔定律在直导线、圆形电流和环形电流中的应用实例，让学生理解并掌握定律的应用。
4. 讲解运动电荷产生磁场：阐述运动电荷产生磁场的原理，介绍相关公式。
5. 应用实例：分析运动电荷产生磁场的实例，让学生理解并掌握运动电荷产生磁场的原理。
七、课堂练习1. 根据毕奥萨伐尔定律，计算一根长直导线产生的磁场强度。
2. 计算一个圆形电流产生的磁场强度。
3. 计算一个环形电流产生的磁场强度。
4. 根据运动电荷产生磁场的原理，计算一个运动电荷产生的磁场强度。
八、拓展与思考1. 讨论：毕奥萨伐尔定律在实际应用中的局限性。
《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》PPT课件
大学物理《电磁学》PPT课件•电磁学基本概念与原理•静电场中的导体和电介质•恒定电流及其应用•磁场性质与描述方法•电磁感应原理及技术应用•电磁波传播特性及技术应用目录CONTENTS01电磁学基本概念与原理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。
静电场由静止电荷产生的电场，其电场线不随时间变化。
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。
欧姆定律描述导体中电流、电压和电阻之间关系的定律。
恒定电流电流大小和方向均不随时间变化的电流。
静电场与恒定电流磁场磁感应强度磁性材料磁路与磁路定律磁场与磁性材料由运动电荷或电流产生的场，其对放入其中的磁体或电流有力的作用。
能够被磁场磁化并保留磁性的材料，分为永磁材料和软磁材料。
描述磁场强弱的物理量，其大小与试探电流所受磁场力成正比，与试探电流的电流强度和长度成反比。
磁路是磁性材料构成的磁通路径，磁路定律描述了磁路中磁通、磁阻和磁动势之间的关系。
描述变化的磁场产生感应电动势的定律。
法拉第电磁感应定律描述感应电流方向与原磁场变化关系的定律。
楞次定律描述磁场与变化电场之间关系的定律。
麦克斯韦-安培环路定律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。
电磁波电磁感应与电磁波麦克斯韦方程组及物理意义麦克斯韦方程组由四个基本方程构成的描述电磁场基本规律的方程组，包括高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦-安培环路定律。
物理意义麦克斯韦方程组揭示了电磁现象的统一性，预测了电磁波的存在，为电磁学的发展奠定了基础。
同时，该方程组在物理学、工程学等领域具有广泛的应用价值。
02静电场中的导体和电介质导体在静电场中的性质静电感应当导体置于外电场中时，导体内的自由电子受到电场力的作用，将重新分布，使得导体内部电场为零。
静电平衡当导体内部和表面的电荷分布不再随时间变化时，称导体达到了静电平衡状态。
大学物理教案：电磁学基础知识
大学物理教案：电磁学基础知识1. 引言•介绍电磁学的重要性及其在现代科技中的应用。
•概述本教案的目标和结构。
2. 电磁学基础概念2.1. 电荷与静电场•解释电荷的基本性质和单位，如正负性、量子化等。
•讲解点电荷模型和库仑定律。
•探讨静电场的定义、属性以及计算方法。
2.2. 电场与高斯定律•定义电场强度，在点电荷、连续分布带电体情况下计算。
•解释高斯定律，包括表述形式和应用范围。
•利用高斯定律解决简单情况下的问题。
2.3. 静电势能和静电势•讲解静电势能的概念和性质。
•探讨静电势（或称为电势）的定义、计算方法以及相关公式。
•展示在不同分布带点体下计算静电势能和静态规划器做功时的实例。
3. 磁场与安培定律3.1. 磁场的本质•解释磁性物质和电流所产生的磁场。
•探讨磁感应强度、磁场强度以及它们之间的关系。
3.2. 安培定律与洛伦兹力•讲解安培定律的原理及其应用。
•介绍安培环路和法拉第感应定律。
•解释洛伦兹力的概念、计算方法以及在导体中的应用。
4. 法拉第电磁感应与自感现象4.1. 法拉第电磁感应定律•归纳和解释法拉第电磁感应定律。
•讨论法拉第互感和自感现象。
4.2. 感生电动势与Lenz定律•学习如何计算感生电动势。
•解释Lenz定律，了解其作用和适用条件。
5. 麦克斯韦方程组与电磁波理论简介5.1. 麦克斯韦方程组的基本形式•列出麦克斯韦方程组（包括高斯定理、法拉第定律、安培定律和法拉第电磁感应定律）。
•解释每个方程的物理意义。
5.2. 电磁波传播•简述麦克斯韦方程组对电磁波的预测。
•介绍电磁波的性质，如频率、波长和速度等。
6. 结论•总结所学的电磁学基础知识。
•强调电磁学在科学和工程中的重要性。
以上只是一个概述，详细内容可以根据各个主题展开，逐一进行添加。
大学物理教案电磁学
课程名称：大学物理授课班级：XX级XX班授课教师：XXX教学目标：1. 理解电磁场的基本概念和性质，掌握电磁场的描述方法。
2. 掌握麦克斯韦方程组的基本内容，理解电磁波的产生和传播规律。
3. 熟悉电磁场在实际应用中的实例，提高学生的实际应用能力。
教学重点：1. 电磁场的基本概念和性质。
2. 麦克斯韦方程组及其应用。
3. 电磁波的产生和传播规律。
教学难点：1. 麦克斯韦方程组的理解和应用。
2. 电磁波的产生和传播规律在实际应用中的分析。
教学过程：一、导入1. 复习电磁学的基本概念，如电场、磁场、电势等。
2. 引入电磁场的基本性质，如电场强度、磁场强度、电势差等。
二、电磁场的基本概念和性质1. 介绍电场、磁场、电势的定义和性质。
2. 讲解电场强度、磁场强度、电势差的计算公式。
3. 通过实例讲解电磁场的应用。
三、麦克斯韦方程组1. 介绍麦克斯韦方程组的基本内容。
2. 分析麦克斯韦方程组的物理意义。
3. 讲解麦克斯韦方程组的求解方法。
四、电磁波的产生和传播规律1. 介绍电磁波的产生原理。
2. 讲解电磁波的传播规律，如波速、波长、频率等。
3. 通过实例讲解电磁波在实际应用中的重要性。
五、总结1. 回顾本节课的重点内容。
2. 强调麦克斯韦方程组和电磁波的重要性。
3. 布置课后作业，巩固所学知识。
教学反思：1. 在教学过程中，注重引导学生主动思考，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
2. 结合实际应用，让学生了解电磁学在各个领域的应用，提高学生的学习兴趣。
3. 注重教学方法的多样性，如多媒体教学、实验演示等，使教学内容更加生动有趣。
4. 加强与学生的互动，关注学生的学习情况，及时调整教学策略，提高教学质量。
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 )
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方向定义为该处磁场的方向。 实验证明 Mmax pm
Mmax 反映磁场的强弱，只与试验线圈的位置有关。
pm
B k M max
SI制 k=1
Pm
B M max pm
N m Am2
特 斯 拉 （T）
11-2 毕奥—萨伐尔定律
一、毕奥—萨伐尔定律 实验证明：真空中电流元
Id（l求在稳P点恒产电生流的周磁围场的：稳恒磁场）
（2）半圆环心处: （3）L长弧心处:
B 0I R 4R
L
B 0 I L 0 I 2 R 2R 4R
（4）X>>R时 ( x r)
B
0 IR2 2x3
0 pm 2x 3
圆形电流轴线上x处的磁场：
B
0R2 I 2( R2 x2 )3/ 2
例3、求载流直螺线管内部的磁场：（R、I、n）
一、安培环路定理
在静电场中：
LE dl 0
在磁场中： 磁感应强度的环流？
B dl ?
计算无限长通电直导线的
B
L
沿任一闭合路线的线积分：
dl cos
dB dBsin
根据对称性：
0I cos 4r 2
2R
B dB 0
0
IR cos 2r 2
Idl R I 0
讨论：（1）x=0时
r
（圆环心处:）
p
B
x
B 0I 2R
B
0 IR cos 2r 2
cos
R R2 x2
B
0 IR2 2( R2 x2 )3/
2
方向沿 X 轴
1
2
dB
x
dB
2(
0R R2
2 (nIdx)
x2 )32
B
dB
0 R2nIdx 2( R2 x 2 )3 / 2
dx
得：轴线附近
B
0nI 2
(cos 2
Байду номын сангаас
cos1 )
方向沿X轴
讨论：（1）无限长螺线管
1 ,2 0
B 0nI ! 匀强磁场！方向向右（X轴）
（2）半无限长：
1
2
,
2
0
（2）半无限长：
B
B
S
dB BdS B cos dS B dS
ds
S
B d B dS 韦伯
S
对闭合曲面 B B dS 0 磁场中的高斯定理
注意：
S
S D dS qi 0 是由于有单独存在的自由电荷
S B dS 0
是因为自然界没有单独存在的磁荷。 说明磁场是无源场.
11-4 安培环路定理
1
, 2
2 0
B
0nI 2
(cos 2
cos1 )
B
端点A1： 同理：
B
1 2
0nI
端点A2： B
1 2
0
nI
0nI
1 2
0nI
A1
A2
例4、运动电荷的磁场
r
B
B 沿轴线的分布
r
B
q
v
q
v
可以证明
B
0 4r
2
qv
rˆ
符号含在 q 内
11—3 磁通量 磁场的高斯定理
I
一、磁力线 （磁感应线、B线）
磁力线是 无头无尾的
B
B
闭合曲线 。
（有旋场）
I
不同电流的
磁场，磁力线
的形状不同。
磁力线上任一点
切线方向是该点的磁场方向。
磁力线的疏密程度表示磁场的强弱。B
B
S
B
二、磁通量 （B通量）通过一给定曲面的磁力线的总数
n
称通过该面的磁通量 B 在曲面S上取面积元d S，通过d S
的磁通量为 d B
例1、求z直线电流（I、L）电的流磁元场Id。l 在P处的磁场大小
LIdl
l
y
dB
0 4
Idl sin r2
方向：沿
y
方向
2 r
各电流元在P处产生的dB方向一致
dB
B
0 4
Idl sin r2
0
1 x •p
x ( x cos 1 )
r
sec
B
0I 4x
2
cosd
1
0I 4x
[sin
2、电与磁的联系
1819年前：磁铁 —— 磁铁
奥斯特发现：（1）电流（旁）——小磁针偏转。
安培发现： （2）磁铁（旁）——载流导线运动。 （3）载流导线 —— 载流导线。
电与磁密切相关 运动电荷产生磁现象。 运动电荷本身受磁力作用。
3、磁场：三种情况的相互作用，依赖“磁场”完成。 运动电荷、电流、磁铁周围都存在磁场。
第十一章 稳 恒 磁 场
稳恒电流周围
稳恒磁场
定量：磁感应强度 磁场的描述
B
定性：磁力线（磁通量）
本章的重点：
（1）计算B的两种方法
毕-沙-拉定律
安培环路定理
安培环路定理（有旋） （2）说明磁场性质的两个定理
磁场高斯定理（无源）
11—1 磁场 磁感应强度
一、磁场
1、基本的磁现象：
磁铁、磁性、磁极（N、 S）、磁力、 磁化、磁极与电荷的区别……
磁场的性质： 具有力的性质和能的性质。
磁场对其内的运动电荷（或载流导体）有力的作用。
载流导体在磁场中移动时，磁力对其作功。
二、磁感应强度
B
——表示磁场的强弱和方向。
1、载流线圈的磁矩（磁偶极矩）
IS
2、磁感应强度
n 定义：pm IS n
n 的方向：与 I 构成
B
右手螺旋
试验线圈在磁场中处于稳定平衡位置时 M 0 此时 n 的
大学物理电子教案
磁学部分
教学基本要求
一 掌握描述磁场的物理量——磁感强度的 概念，理解它是矢量点函数.
二 理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算 一些简单问题中的磁感强度.
三 理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理. 理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法.
四 理解洛伦兹力和安培力的公式 ，能分析 电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动. 了解磁矩 的概念. 能计算简单几何形状载流导体和载流平面 线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非 均匀磁场中所受的力和力矩.
Idl
I
r
p
d式B写中方 大成：向小矢：：d量IBd式0l真：k空rId中d的Bl的rs方2i磁n向导4,0率I(dkrl24rˆ0
)
L
0 12.57 107T m A1
长为L的载流导线，在P点的磁感应强度用迭加法得：
B
0 4
Idl r2
rˆ
Bx
By B
Bz
二、毕—萨—拉定律的应用
（2）若导线半无限长
1
2
2
（3）导线的延长线
B=0
B 0I 4x
例I 2、R0Id求l 圆电流（R、I）r轴d线Bp上 Pd点Bd/处B/ 的x 磁电 p点场流方的。元向磁I如d场l图d在B
大小为
dB
:
dB
0 4
Idl
dB// dBcos
sin 900 r2
B dB//
20R40rI2
2
sin
1
]
sin cos r x sec l xtg
dl x sec2 d
方向：沿 y 方向
L
z
I θ2
l θ1 2 y
sin 1 cos1 sin 2 cos2
B
0 I 4x
[cos 1
cos 2
]
讨论： （1）若导线无限长
0
1
x• p x 1 0 2
B 0I ! 2x