大学物理知识点磁学与电磁感应
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一、法拉第电磁感应定律 1、 感应电动势
N i
dm
dt
方向由楞次定律判断 2、 感应电流
3、 感应电量
i
1
dm
I
感
R
R dt
q
t2I
dt
t感 1
m
R
二、动生电动势
方法一:从电源电动势 的定义出发
特别地: ( B) l Bl sin
+
-
( B) dl
B
方法二:应用法拉第电磁感应定律
N F4
en
**应用介质中安培环路定理解题方法**
1.场对称性分析;
H dl
2.选取环路;
L
3.求环路 内传 导电流的代数和 Ic;
4.由 H dl
Ic
由 B 0 r H
Ic
求 H;
求 B;
B
由
MH
0
由
jm M
由
Im
jm
L
或由 Im (r
1)Ic
求 M; 求 jm; 求 Im; 求 Im;
W
1 LI 2
m
2
w
1 H 2
m
2
1 B2 1 BH
2
2
Wm
V wmdV
电磁学基本物理图象
D
运动
t
电荷
电流
激
激
B
发
变化
发
电场
磁场
H
变化
t
★ 随时间变化的电场激发时变磁场; E 涡 ★ 随时间变化的磁场激发时变电场;
电磁感应典型问题及示例
电磁感应与电磁场考题大致可分为以下几种类型 (1)法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用; (2)动生电动势的计算; (3)感生电动势与感应电场的计算; (4)自感与互感的计算; (5)磁能的计算;
稳恒磁场典型问题及示例
稳恒磁场考题大致可分为以下几种类型 (1) 磁感应强度的计算; (2) 磁场对截流导体的力和力矩的计算; (3) 磁场力的功的计算; (4) 洛伦兹力的计算; (5) 磁场强度和磁化强度的计算。
一、磁感应强度的计算
对于运动点电荷:
B
对于连续带电体:
方法Ⅰ
用毕—萨定律
0 q r
静电场为无旋场
感生电场E感 由变化的磁场激发
电力线为闭合曲线
E
dB 0
感
dt
感生电场为有旋场
电 场 的 性 为保守场作功与路径无关 质
E dl 0
静电场为有源场
q
E dS
0
为非保守场作功 与路径有关
dl
dm
i
E感
dt
感生电场为无源场
E感 dS 0
四、 自感与互感 1、自感电动势
R
IR02 2x3
B
I
0
o
2R
m p
2πx3
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
L1 r
I
R
r L
2
B 0 I
2π R
o
R
r
无限长柱体电流的磁场
二、磁场的基本性质 1、磁场的高斯定理与安培环路定理 B dS 0 S 2、磁场的安培环路定理
H
B M
0 B 0r H H
H dl
I
c L
• D、E、P 之间的关系
3、铁磁质:
1 概念:磁畴、剩磁、矫顽力、居里点; 2 分类与应用:
B
B
B
O
H
O
H
O
H
软磁材料
变压器、电机、 电磁铁的 铁芯,高 频线圈的磁芯材料
硬磁材料
作永久磁铁, 永磁喇叭等。
矩磁铁氧体材料
作计算机中 的记 忆元件
2、自感系数 3、互感电动势 4、互感系数
L dI
L
dt
L L I
只决定于线圈的几 何尺寸、匝数、 介 质。
M dI1
21
dt
M dI2
12
dt
M 21
12
I1 I2
只与两线圈的大小 、形状、磁介 质和 相 对位置有关。
五、磁场的能量 1、通电线圈的自感磁能 2、磁场的磁能 目前范畴内:
谢谢!
B
m
-百度文库
-
-
-
I
-
d
U
+++
H +
N 型半导体
U
K
H
IB
b H
b
B UH
K
HI
3、安培力
y
B
dF
I
F
dF
Idl B
在均匀磁场中
F BIL
o
Idl P x
L
任意闭合平面载流导线在均匀磁场中所受的力为零。
注:载流线圈在均匀磁 场中所受力矩不一定为 零
M
Npm B
F3 P
M F2
I
B
O F1
1、洛伦兹力 在均匀磁场中 vB
f m
qv B
匀速圆周运动
R m
qB
v与B不垂直
T 2R 2m qB
带电粒子作螺旋运动
R m qB
2、霍尔电势
U
K
H
IB
b H
K 1 1
H
ne
nq
1)判断半导体的类型
B
F
+
+
+m
I
+
U
+
H
- d-
-
-
P 型半导体
2)磁场或其他非电量的检测与传感
F
3、 感生电场与感生电动势的计算
感生电场 :
B
dm
Ei dl
dS s t
dt
1 dB
Ei
2
r
dt
当变化的磁场的分布具有 特殊对称性时:
R
(r R)
o
dB R2
B
Ei dt
(r R)
2r
感生电动势:
i
d m
dt
感生电场与静电场的区别
场源
静电场 E 由静止电荷激发
电 力 电力线为非闭合曲线 线形 状
4
r2
0
注意矢量 叉积的运 算
B dB
0
Idl r
0
Q 4π
r2
方法Ⅱ
典型带电载流体的磁场
熟记长直电流、圆电流、长直螺线管、螺绕环、无限大面电 流、无限长柱面/体电流的磁场分布。
磁场叠加原理
方法Ⅲ
利用环路定理求特殊对称分布载流体的磁场
B dl
I
L
0
内
二、磁场对运动电荷或载流导线的力或力矩
1、构造一假想闭合回路,求回路中的磁通量; 2、由法拉第电磁感应定律求动生电动势; 3、由楞次定律判断方向。
dm dt
三、感生电动势 1、 感生电动势
i
B
s t
dS
方向由楞次定律判断 2、 感生电场
S定 o
B变
Ei dl
B 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。
注意霍耳电势的产生机理及其应用
一、磁介质的磁化
1、磁介质的分类: 弱磁性物质
抗磁质 顺磁质
铁磁质 具有显著的增强原磁场的性质——强磁性物质
通常不是常数
注意 : 抗磁性是一切磁介质固有的特性,它不仅存在 于抗磁介质中,也存在于顺磁介质中;
2、磁介质中的磁场:
• H、B、M之间的关 系 M mH r (1 m )
L H dl
I
磁场为涡旋场 磁场为无源场
三、磁场对电流或运动电荷的作用 1、对运动电荷的洛伦兹力 2、对电流元的磁力 3、对载流导线的磁力 在均匀磁场中 4、对载流线圈的磁力矩
fm qv B
dF Idl B
F dF Idl B
F Il B Ir起末 B
M NISen B
大学物理知识点磁学与电磁 感应
长直电流的磁场:
B
0 I cos
4a
1、无限长电流:
l 2
cos
1
2
B 0 I 2a
Idl l o
1 a
dB P
x
2、半无限长电流(1):B 0 I
I 4a
P
a
圆电流的磁场:
IR 2
B
0
2x
R
2
2 3/ 2
1、载流圆环环心处 x = 0;
2、x >>
B 0