总复习课-电磁学 大学物理张三慧第三版pppt课件
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大学物理《电磁学》PPT课件
欧姆定律
描述导体中电流、电压和电阻之间关系的 定律。
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。
恒定电流
电流大小和方向均不随时间变化的电流。
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。
电介质的极化现象
1 2
电介质的定义 电介质是指在外电场作用下能发生极化的物质。 极化是指电介质内部正负电荷中心发生相对位移， 形成电偶极子的现象。
极化类型 电介质的极化类型包括电子极化、原子极化和取 向极化等。
3
极化强度
极化强度是描述电介质极化程度的物理量，用矢 量P表示。极化强度与电场强度成正比，比例系 数称为电介质的电极化率。
磁场对载流线圈的作用
对于载流线圈，其受力可分解为沿线圈平面的法向力和切线方 向的力，分别用公式Fn=μ0I²S/2πa和Ft=μ0I²a/2π计算。
05
电磁感应原理及技 术应用
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律的内容
01
变化的磁场会产生感应电动势，感应电动势的大小与磁通量的
变化率成正比。
法拉第电磁感应定律的数学表达式
安培环路定理及其推广形式
安培环路定理
磁场中B沿任何闭合路径L的线积分， 等于穿过这路径所围面积的电流代数 和的μ0倍，即∮B·dl=μ0∑I。
推广形式
对于非稳恒电流产生的磁场，安培环路 定理可推广为 ∮B·dl=μ0∑I+ε0μ0∂/∂t∮E·dl。
磁场对载流导线作用力计算
载流导线在磁场中受力
当载流导线与磁场方向不平行时，会受到安培力的作用，其大 小F=BILsinθ，方向用左手定则判断。
电磁学大学物理张三慧第三版_图文
（1）小球的电势Vr，球壳内、外表面的电势； （2）小球与球壳的电势差；
解：（1）由对称性可以肯定，小球表面上和球壳 内外表面上的电荷分布是均匀的。小球上的电荷q 将在球壳的内外表面上感应出-q和＋q的电荷，而 Q只能分布在球壳的外表面上，故球壳外表面上的 总电荷量为q+Q。
小球和球壳内外表面的电势分别为
O
R
r
V
电势分布曲线
O
R
r
• 选择题 • 大题
考试类型
电磁学
（9）全电路安培环路定理
---位移电流
均匀带电圆盘在轴线上 一点场强：
例 在内外半径分别为R1和R2的导体球壳内，有一个
半径为r 的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球
壳分别带上电荷量q和Q。试求：
球壳内外表面的电势相等。 （2）两球的电势差为
将dB 沿 x 轴和 y 轴分
解由。对称性可知，dl 和 dl’ 在 P 点产生的 dB 在 x
方向大小相等方向相同，
y 方向大小相等方向相反
，相互抵消。
B 的方向垂直于圆环平面沿 x轴正向。
1、载流圆环环心处（x = 0
）
方向垂直于圆形导线平面，沿右手螺旋方向。 2、远离载流圆环环心的OX轴上点处（x＞＞R ）
电磁学大学物理张三慧第三版_图文.ppt
本学期教学内容ຫໍສະໝຸດ 第1章：1.1－1.8 第2章：2.1、2.2、2.4
力 第3章：3.1、3.2、3.6、3.7 学 第4章：4.1－4.3、4.6、4.7
第5章：5.1－5.5 第6章：6.1－6.10 第10章：10.1－10.8 第11章：11.1－11.4、11.6
电 第12章：12.1－12.7 磁 第13章：13.3－13.5、13.7－13.9 学 第14章：14.1－14.5
解：（1）由对称性可以肯定，小球表面上和球壳 内外表面上的电荷分布是均匀的。小球上的电荷q 将在球壳的内外表面上感应出-q和＋q的电荷，而 Q只能分布在球壳的外表面上，故球壳外表面上的 总电荷量为q+Q。
小球和球壳内外表面的电势分别为
O
R
r
V
电势分布曲线
O
R
r
• 选择题 • 大题
考试类型
电磁学
（9）全电路安培环路定理
---位移电流
均匀带电圆盘在轴线上 一点场强：
例 在内外半径分别为R1和R2的导体球壳内，有一个
半径为r 的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球
壳分别带上电荷量q和Q。试求：
球壳内外表面的电势相等。 （2）两球的电势差为
将dB 沿 x 轴和 y 轴分
解由。对称性可知，dl 和 dl’ 在 P 点产生的 dB 在 x
方向大小相等方向相同，
y 方向大小相等方向相反
，相互抵消。
B 的方向垂直于圆环平面沿 x轴正向。
1、载流圆环环心处（x = 0
）
方向垂直于圆形导线平面，沿右手螺旋方向。 2、远离载流圆环环心的OX轴上点处（x＞＞R ）
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本学期教学内容ຫໍສະໝຸດ 第1章：1.1－1.8 第2章：2.1、2.2、2.4
力 第3章：3.1、3.2、3.6、3.7 学 第4章：4.1－4.3、4.6、4.7
第5章：5.1－5.5 第6章：6.1－6.10 第10章：10.1－10.8 第11章：11.1－11.4、11.6
电 第12章：12.1－12.7 磁 第13章：13.3－13.5、13.7－13.9 学 第14章：14.1－14.5
电磁学--第三版--课件
dEx
•
P
a
r
1
2
O x dx
x
由此得
d
Ex
4 π 0a
cos
d
d
Ey
4 π 0a
sin
d
将以上两式对整个带电细棒积分
第一章 静电学的基本规律
电磁学
1-3 电场和电场强度
y
dE dE y
dEx
•
P
ar
1
2
O x dx
x
Ex
4 π0a
2 cos d
1
4
π
0a
(sin
2
sin
1 )
Ey
4 π0a
12
电磁学
1-3 电场和电场强度
电偶极子是一个重要的物理模型，在研究电介质的极化、 电磁波的发射和吸收等问题时，都要用到这个模型。
在均匀外电场中，电偶极子所受 的合力为零，电偶极子在电场中 所受的力矩
M flsin qElsin
PEsin
M PE
+f
f
l
P
E
第一章 静电学的基本规律
F
i 1
i
Fi
E
F
qi 对 q0 的作用
q0
F1 F2 Fn
q0
q1
e1
q2
P
r1
e2 r2
e3
r3
q0
q3
E1 E2 En
第一章 静电学的基本规律
F3 F2 F1
8
电磁学
1-3 电场和电场强度
q1 q2
e1
r1
e2 r2
P
e3
大学物理第三版B版张三慧编所有课件力学与电磁学共34页
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
大学物理第三版B版张三慧编 所有课件力学与电磁学
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。
15、机会是不守纪律的。——雨果
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
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11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。
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拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
大学物理第三版B版张三慧编所有课
•
件力学与电磁学共32页 26、我们像鹰一样，生来就是自由的，但是为了生存，我们不得不为自己编织一个笼子，然后把自己关在里面。——博莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
大学物理第三版B版张三慧编所有课
•
件力学与电磁学共32页 26、我们像鹰一样，生来就是自由的，但是为了生存，我们不得不为自己编织一个笼子，然后把自己关在里面。——博莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
张三慧大学物理《电磁学》PPT课件
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
15.2 磁通量 磁场中的高斯定理
1. 磁感应线 用磁感应线描述磁场的方法是：在磁场中画一 簇曲线，曲线上每一点的切线方向与该点的磁场方 向一致，这一簇曲线称为磁感应线。
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：
S
稳恒磁场的高斯定理反映稳恒磁场是无源场。
又称磁通密度 (magnetic flux density)
直线电流的磁感应线
I I
B
圆电流的磁感应线
B
I
I
通电螺线管的磁感应线
I
中子星的磁感应线
2. 磁通量（magnetic flux） 通过磁场中任一面积的磁感应线数称为通过 该面的磁通量，用m 表示。 ①均匀磁场，磁感应线垂直通过S
m B dS BdS cos
3.磁场中的高斯定理
高斯定理的微分形式
B 0
m B dS 0
S
─穿过任意闭合曲面的磁通量为零。 这是无磁单极的必然结果。
C 型、 U 型 永磁体的外部磁 感应线
m B dS 0
4、奥斯特实验
5、平行电流间的相互作用力
I F I F
二、磁力与电荷的运动的关系 在上述磁的基本现象中，平行电流的相互作用可 以说是运动电荷之间的相互作用，因为电流是电荷 的定向运动形成的，其他的都是永磁体。为什么说 他们也是运动电荷的相互作用呢？这是因为永磁体 也是由分子和原子组成的，在分子内部，电子和质 子等带电粒子的运动也形成微小的电流，叫做分子 电流。当成为磁体时，其内部的分子电流的方向按 一定的方式排列起来了。因此他们之间的相互作用 也是运动电荷之间的相互作用的表现。 结论：在所有情况下，磁力都是运动电荷之间 的相互作用的表现。
大学物理电磁学PPT课件
磁场是电流周围存在的一种特殊物质，它 对放入其中的磁体或电流有力的作用。
磁场的描述
磁场对电流的作用
磁场可以用磁感线来描述，磁感线的疏密 表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示 磁场的方向。
磁场对放入其中的电流有力的作用，这个力 的大小与电流的大小、磁场的强弱以及电流 与磁场的夹角有关。
电磁感应定律
电磁感应现象
当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会 产生感应电流，这种现象称为电磁感应现象。
楞次定律
感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通 量的变化，即“增反减同”。
法拉第电磁感应定律
感应电动势与磁通量变化率的负值成正比，即E=n(ΔΦ)/(Δt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数 ，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
在各向同性介质中传播特性
在各向同性介质中，平面电磁波的传播速度、传播方向和电场、磁场分量之间的关系遵 循一定的规律，如折射定律、反射定律等。
反射、折射和衍射现象
反射现象
当电磁波遇到介质界面时，一部分能量被反射回原介质，形成反 射波。
折射现象Βιβλιοθήκη 当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，传播方向会发生改变， 形成折射波。
互感现象
当两个线圈靠近并存在磁耦合时，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产 生感应电动势。互感系数与两个线圈的形状、大小、匝数以及它们之间的相对 位置有关。
交流电路基本概念及分析方法
交流电路基本概念
交流电路是指电流、电压和电动势的大小和方向都随时间作周期性变化的电路。与交流电相对应的是直流电，其 电流、电压和电动势的大小和方向均不随时间变化。
06
电磁学实验方法与技巧
常见电磁学实验仪器介绍
《电磁学》PPT课件
新型电磁材料与技术
超构材料、拓扑电磁学、量子电磁学等
电磁学与其它学科的交叉融合
电磁生物学、电磁化学、电磁信息学等
电磁学在高新技术领域的应用
5G/6G通信、太空探测、新能源技术等
未来电磁学技术发展趋势展望
高性能计算与仿真技术、智能电磁感知与 调控技术等
感谢您的观看
THANKS
正弦交流电路基本概念
1
正弦交流电路是指电流和电压随时间按正弦规律 变化的电路。正弦交流电具有周期性、连续性和 可叠加性等特点。
2
正弦交流电的基本参数包括振幅、频率、相位和 初相位等，这些参数决定了正弦交流电的性质和 特征。
3
正弦交流电路的分析方法包括时域分析法和频域 分析法，其中频域分析法在复杂交流电路分析中 具有重要意义。
处于静电平衡状态的导体，其内部电场被屏蔽，使得外部电场无法对 导体内部产生影响。
电介质极化现象及机理
1 2 3
电介质极化
电介质在静电场作用下，其内部正负电荷中心发 生相对位移，形成电偶极子，这种现象称为电介 质极化。
极化机理
电介质极化的机理包括电子极化、原子极化和取 向极化等。不同电介质在静电场中的极化程度不 同，这与其内部结构有关。
超导材料在电磁领域应用前景
01
超导材料的基本特 性
零电阻、完全抗磁性
02
超导材料在电磁领 域的应用
超导磁体、超导电缆、超导电机 等
03
超导材料应用前景 展望
高温超导材料、超导电子学器件 等
太赫兹技术发展现状和挑战
太赫兹技术的概念和特点
介于微波和红外之间的电磁波
太赫兹技术发展现状
太赫兹源、太赫兹探测器、太赫兹波谱仪等
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B B xiB yjB zk
Bz dBz
（5）有限长直导线
（6）无限长直导线 （7）圆电流圆心处
B4 0a Ico1sco2s
B 0I 2 a
B 0I
. 2R
（8）安培环路定理及其应用
Bdl 0 Iint
l
l
1.可任选积分回路l ；
适用于任何 稳恒磁场
2.环路与电流方向遵守右手定则；
3.电流一定是闭合的稳恒电流。
vBsin900 dlco0s
b
b
a
vB dl Blv
b
动生电动势指向:沿
v方B向。
低电势b指向高电势a
.
（6）麦克斯韦方程组
sE dS0qi
1 dV
0 V
BdS0
sE dldm
变化的磁场 产生电场
L
LB dl0
dt
0dd et
变化的电场产生磁场
.
例 已知 l、1、2、a 求均匀带电细
第15章：15.1、15.3－15.5 第16章：16.1－.16.8
结论：均匀带电球面，球内的电势等于球表面的电势，
球外的电势等效于将电荷集中于球心的点电荷的电势。
qE
4 0 R 2
场强分布曲线
O
R
r2
r
电势分布曲线
V
q
4 0 R
O .
R
r1
r
• 选择题 • 大题
考试类型
.
电磁学
.
1、静电场
Ex dEx Ey dEy Ez dEz
.
（6）高斯定律
qi
E dS S 内
解题步骤： S
0
1)分析对称性,明确E的方向;
2)选恰当的闭合高斯面S;
3)求S内的qi ;
4)代入高斯定律
常见对称类型：
qi
E dS S内
S
0
球对称、柱对称、面对称等
.
（7）静电平衡
1.定义: 导体内部有自由电子，受静电场作用作 定向运动. 稳定后，导体上电荷静止不动。
棒所激发的P处电场。 dE
解: ⑴取dq=ldl
•p
⑵dq激发的dE:
dE
ld 40r2
ar
1
dl
大小方向均各异
2
⑶整段棒激发的E：
E dxE x12d4lE d0r 2 cos
Ey
.
dEy 12 d4ldE 0r 2 sin
l ctg
a
d lacs2cd E
•
a sin
r
r2a2cs2c1
总复习内容提要
.
本学期教学内容
第1章：1.1－1.8 第2章：2.1、2.2、2.4
力 第3章：3.1、3.2、3.6、3.7 学 第4章：4.1－4.3、4.6、4.7
第5章：5.1－5.5 第6章：6.1－6.10 第10章：10.1－10.8 第11章：11.1－11.4、11.6
电 第12章：12.1－12.7 磁 第13章：13.3－13.5、13.7－13.9 学 第14章：14.1－14.5
Ey4l0a(co1 sco2s)
无限长带电直线 1=0, 2
Ex 0
Ey
l 2 0a
柱• p对称
a
1
2
.
例7.4均匀带电圆盘在轴线上一点场强
2
电场能量： W dV 1E2dV
V
V2
.
4（、1）电洛流仑和兹磁力场fqvB
（2）磁感应强度定义 B f max qv
（3）毕－萨定d律B 40 Idlr 2eˆr
（4）毕－萨定律应用步骤
1）任取元 Idl
2）求该元激发的
dB0 Idlsin
.
4 r2
3）求B：
Bx dBx
By dBy
1
（3）电势：选2为零势点，则
零势点
1 E dl
1
某点的电势＝将单位正电荷移到无穷远
处（零势点）电场力做的功。
.
（4）电势叠加原理 1）离散点电荷 2）连续带电体
Qi
40ri
1.取电荷元 dq
2.dq产生电势为 d dq 4 0r
3.整个带电d体Q在P点d的q电势：
40r
（5）静电势能： W q .
3、电容器和介电
质（1）电容 C Q
U
步骤：1）求E；2）求电压 U E d l
3）求电容 C Q
U
（2）平行板电容 CQUS0 d
（3）电容的串、并联
11 1
C C1 C2
CC1C2
.
（4）电容器能量
W Q 2 1CU2 1QU
2C 2
2
（5）电场能量
电场能量密度 1 E 2
2.条件: 1.内部：E 内 =0。 2.外部：E垂直表面
导体是等势体 或:
导体表面是等势面。
3.静电平衡时导体的电荷分布
1）导体内部没有净电荷，净电荷只分布
在导体表面上。 2）带电导体表面场强 .
E
nˆ
2、电势
（1）静电场是保守场 Edl 0
l
def 2
（2）电势差 12 E dl
SSeˆn
线圈法向
与电流成右手关系
定义
磁矩
mIS
力矩 M IS . BmB
7、电磁感应和电磁波
（1）法拉第电磁感应定律
感应电动势
i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dm dt
a
（2）ba
vB
dl
动生 b
N匝相 同
ε感生
l
i
N dm dt
Erdlddmt
.
a
动ba生
vB
dl
b
a
Ii l
v
a
ar
l
2
Ex
l 2 40a1
cosd
Ey
l
2
sind
40a1
E d4xE lx0a12d(4lsdE0 irn22cE so insE 1)xiˆ. EyE 4ydlˆj0E ay(c12d4old1E 0sr2 csoins2)
有限长 带电直线 在(a,2,1)点
Ex4l0a(sin2sin1)
应用关键： 1)判断对称; 跟高斯定律 2)选积分回路l。相比较！
.
（9）全电路安培环路定理
Bdl 0(IId)
l
Id
0
de dt
---位移电流
.
5、磁力
（1）电磁场中的洛仑兹力fqEqvB
（2）安培力 d F Il d B
求 1）取电流元求力：d FIld B
安 培 力 ：
大小为： dF IdB lsin0
（1）库仑定律
f
q1q2
4 0r2
r
（2）电场强度定义
q
1
f12
r
r
f
E
q
q2
f21
（3）点电荷的场强公式
（4）电场叠加原理：
E
E
n
Q
4
0r2
Ei
r
.
i 1
（5）连续带电体q的电场
a）取元dq b）求dE: C）求E :
dE
dq
4 0r2
eˆr
1）将dE分解为dEx，dEy，dEz 2）对同一方向的分量求和:
2）建立坐标系，分解求积分：
F xdxF IB sin 0co dsx
3）写Fy出总的dF 安yF 培F 力. Ix： B sF iyn 0s整磁从的i个场起直n d 弯力点导曲的到线y 导总终通线和点过受等连相的于起同 电流时受的磁场力
6 磁力矩
M F d B2lI 1sli n
BISsinBm sin