大学物理电磁学复习课件

1、一、概念点电荷、电场、电力线、等势面、电通量、电势和电势差。电偶极子、二、两条基本实验定律:1.库仑定律： 2.电荷守恒定律:任何物理过程,电荷量均守恒.静电力的叠加:静电学部分真空中的静电场11.高斯定理：2.环路定理：四、电场强度:2.场强叠加原理：三.两条基本定理: 说明静电场是有源场.说明静电场是无旋场.1.定义:23.电场的计算:(1)点电荷的场:(2).点电荷系的场强矢量叠加: 电场中任一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和.场强叠加原理3(3).任意带电体的场强若带电体为电荷连续分布的，如图示 体电荷分布 面电荷分布 线电荷分布P4求任意带电体的场强解

2、题步骤:1).取点电荷3).建立坐标系:方向:5 (4)带电体的电荷分布具有特殊的对称性,如:球对称;无限大的均匀带电平面;无限长的圆柱(面)等等.可考虑利用高斯定理求解.(5)若已知空间的电势分布函数,可利用:五.电势:1.定义: 把单位正实验电荷从点 移到无穷远(零电势点)时，静电场力所作的功. 电势零点选择方法：有限带电体以无穷远为电势零点，实际问题中常选择地球电势为零.62.电势差:(将单位正电荷从 移到 电场力作的功.)注意：电势差是绝对的，与电势零点的选择无关；电势大小是相对的，与电势零点的选择有关.4.静电场力的功:3.电势能:75.电势的计算:(2)点电荷的电势(3)点电荷系的

3、电势:(4)电荷连续分布带电体系的电势:(1)已知电场分布或可由高斯定理求电场:8一.静电感应和静电平衡1. 静电感应： 由外电场引起的导体表面电荷的重新分布2.静电平衡条件：(2)导体表面上紧贴导体外侧处，任意一点的场强垂直于该点的表面。(3)导体是等势体、导体表面是等势面。导体和电介质导体9二、静电平衡时导体上的电荷分布1.实心导体：内部没有净余电荷，电荷只分布在导体表 面上.2.空腔导体(1)腔内没有电荷：电荷只分布在导体外表面上(2)腔内有电荷:+q-qQ+q103.静电平衡导体表面场强:4.导体表面电场强度同表面曲率的关系a.在表面凸出的尖锐部分(曲率为正值且较大)较大,E也较大b.

4、在比较平坦部分(曲率较小)较小，E也较小c.在表面凹进（曲率为负值）部分最小，E也最小+11三、有导体存在时静电场场量的计算原则1.静电平衡的条件 2.基本性质方程3.电荷守恒定律12电容和电容器一.孤立导体的电容 是与导体的尺寸和形状有关,与 无关的常数。二.电容器及其电容 与两导体的尺寸、形状和相对位置有关，与 无关的常数。13三.电容的计算1.利用电容器的串并联公式:串联：并联：2.由定义求解:假设两极板分别带电荷 ，求得两极间 ，进而计算出 ； 所求一定与 无关，仅由电容器本身性质决定。 14三、介质中的高斯定理电介质二. 电介质对电容器电容的影响一.电介质分类：有极分子电介质；无极分

5、子电介质。(1)真空电容器的电容与介质电容器的电容关系:(2)电介质在电容器中的作用:15四、三个电矢量符号名词所联系的量电 场 强 度电位移矢量电极化强度自 由 电 荷自由电荷和极化电荷极 化 电 荷五、三个方程1. 的定义3. 状态方程16六、三种电容器的电容1. 平行板的电容2. 同心球形的电容3. 同轴柱形的电容七、静电场的能量电容器储能公式：17Rx例1 求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。 已知：q、 R、 x 求：Ep解：细圆环所带电量为利用均匀带电圆环轴线上场公式：Pr18(p20)6、在圆心角为，半径为R的圆弧上均匀分布着电荷q，试求(1)圆心处的电势； (2)圆心处的场强。0

6、解：电荷线密度任取一小段圆弧如图，其电量为: (1)0点电势:190任取一小段圆弧如图，其电量为: (2)方向如图.根据对称性可知： 20习题集P21题7、真空中一长为L的均匀带电细直杆，总电量为q，(1)试求在直杆延长线上距杆的一端距离为a的p点的电场强度和电势。(2)从电势的表示式，由电势梯度算出p点的场强。 解：（1） ，任取一小段xx+dxPaL 21 一均匀带电球壳，它的面电荷密度为，半径为R 。试求球壳内外的电势分布，并画出U-r曲线。 由于场强分布具有球对称性，所以采用场强积分法求解如下。解已知条件如图所示。补充例题22一、毕奥-萨伐尔定律的大小为：的方向为： 所决定的方向。任意

7、形状的载流导线所产生的磁感应强度为：矢量积分!磁学部分23二、毕奥-萨伐尔定律的应用解题步骤:方向:图示!(3)分析对称,建立坐标系,则:24三、几种典型载流导线的磁场.1、2、无限长直载流导线的磁场.253、圆形电流轴线上的磁场.4、圆弧电流弧心处的磁场.5、圆电流圆心处的磁场.26四、磁通量 高斯定理.2、高斯定理 磁场为无源场，磁单极子不存在。五、安培环路定理说明:磁场是涡旋场!273.安培环路定律的应用 (1)应用安培环路定律求解磁场分布具有空间特殊对称性问题. (a)若我们能确定环路L,在L上各点 大小相等,方向沿环路L的切向,则有:如无限长直线电流的磁场. (b)环路L(要求解的场

8、点)上满足条件(a);而环路的其余部分, 或者, 这样有:28七、安培定律 1、定律：磁场中任一点 处的电流元 所受到的磁场的作用力为： 整个载流闭合回路在磁场中所受到的安培力为：矢量积分292、利用安培定律求磁力的一般步骤.(2)分析对称,建立坐标系,则:即:方向:303、任意形状的弯曲通电导线在均匀磁场中所受的力:可见:弯曲通电导线 在均匀磁场中所受的磁力与其形状无关,仅与导线端点的位置有关.即:与两端点连线通同向电流受力相同.方向:八、均匀磁场对载流平面线圈的作用2、任意载流线圈所受到的磁力矩为：31九、磁力的功十、洛仑兹力I恒定32十一、带电粒子在磁场中的运动粒子作匀速直线运动粒子作匀

9、速圆周运动螺距：33例题5、如图半径为R的带电圆盘，电荷面密度为，圆盘以角速度绕过盘心并垂直盘面的轴旋转,求轴线上距盘心为x的p点处的磁感应强度.34Id习题集(p31)1.如图,电流I均匀地自下而上通过宽度为a的无限长导体薄平板，求薄板所在平面上距板的一边为d的P点的磁感应强度。解:如图,建立坐标系.取无限长电流元P点:方向:35 (习题集p34)1.如图在载流为I1的长直导线旁，共面放置一载流为I2的等腰直角三角形线圈abc，腰长ab=ac=L，边长ab平行于长直导线，相距L，求线圈各边受的磁力F。36方向:垂直 边,如图. 37(习题集p34) 4.如图无限长直导线和半径为R的圆形线圈，

10、彼此绝缘，共面放置，且圆线圈直径和直导线重合，直导线与圆线圈分别通以电流I1和I2，求:(1)长直导线对半圆弧abc所作用的磁力； (2)整个圆形线圈所受的磁力。解(1)如图,建立坐标系:38(2)同理,39一、法拉第电磁感应定律 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中将产生感应电流或感应电动势。导体回路中感应电动势的大小，与穿过导体回路的磁通量的变化率 成正比。动生电动势和感生电动势均可求解 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化；或感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。 二、楞次定律电磁感应40三、动生电动势1、利用法拉第电磁感应定律计算.2、利用定义计算:步骤:特别:41四、有旋电场和感生电动势的计算(1).利用法拉第电磁感应定律计算(2).利用定义计算(a)对于一个闭合回路:(b)对于一段导线:2.感生电动势的计算变化磁场产生有旋电场 1.有旋电场的计算一般情况比较复杂,但对于场的分布具有特殊对称的情况可利用有旋电场的性质求解.42 半径为 的圆柱形空间分布着均匀磁场，其横截面如图，磁感应强度 随时间以恒定速率 变化，感生电场的分布情况。大小:43六、互感互感系数互感电动势互感磁能五、自感自感系数自感电动势自感磁能44七、磁场能量磁能密度磁能公式八、位移电流九、