大学物理知识点磁学与电磁感应
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
磁学知识点总结大学
磁学知识点总结大学1. 磁场的基本概念磁场是指周围空间中存在磁力的区域。
磁场具有方向和大小，通常用磁感应强度表示。
磁场由磁性物质产生，其作用范围称为磁场区域。
磁场的方向可以用磁力线表示，磁力线是磁场中任意点的切线方向。
在磁场中，物体会受到磁力的作用。
磁场通常由磁铁或电流产生，磁场的强弱取决于磁体的大小和形状，以及电流的大小和方向。
2. 磁场的性质磁场具有一些特殊的性质，主要包括磁场的方向性、磁场的非平衡性和磁场的相互作用性。
磁场的方向性指的是磁场具有方向性，即具有南北极之分，磁场线从磁北极指向磁南极。
磁场的非平衡性指的是磁场能够将磁性物质排列成不同的磁态，表现出磁性。
磁性物质在外磁场的作用下会受到磁化，形成磁矩，具有磁性。
磁场的相互作用性指的是磁场可以相互作用，并对相互作用的物体产生一定影响。
3. 电磁感应电磁感应是指磁场和电场相互作用产生电流的现象。
电磁感应根据磁场的变化形式可以分为恒定磁场中的电磁感应和变化磁场中的电磁感应。
恒定磁场中的电磁感应主要是指在磁场中运动的导体上会感应出感应电动势，从而产生感应电流。
变化磁场中的电磁感应是指当磁场的磁感应强度发生变化时，也会感应出感应电动势，从而产生感应电流。
4. 电磁感应现象的应用电磁感应现象在现实生活和工业生产中有着广泛的应用。
例如，变压器就是利用电磁感应现象实现电能的传输和功率的调整。
电磁感应现象还用于发电机的工作原理中，通过电磁感应产生电流，从而实现能量的转化。
电磁感应现象还广泛应用于感应炉、电磁制动器、电磁铁等工业设备中。
5. 磁性材料的特性磁性材料是指在外磁场的作用下，能够形成磁化和显示磁性的物质。
根据磁性材料的不同性质，可以将其分为铁磁材料、铁氧体材料和顺磁材料三类。
铁磁材料是指在外磁场的作用下，能够产生较强的磁化和显示出较强的磁性，例如铁、镍、钴等。
铁氧体材料是指在外磁场的作用下，可以产生磁化和显示出磁性，但磁性较弱，如铁氧体、铁氧氧石、铁氧氢石等。
磁感应和电磁感应
磁感应和电磁感应磁感应和电磁感应是电磁学的重要内容，它们描述了磁场与电流、电荷之间的相互作用过程和现象。
在本文中，我们将深入探讨磁感应和电磁感应的基本原理、应用以及相关概念。
一、磁感应磁感应是指物体在磁场中受到的磁力作用。
根据安培定律，电流会产生磁场，而磁场的存在又会对电流产生力的作用。
1. 磁感应的原理当电流通过导线时，会在导线周围产生磁场。
该磁场的强弱与电流的大小成正比，与导线形状和材料有关。
一般来说，电流越大，磁场越强。
2. 磁感应的应用磁感应在现实生活和科技应用中发挥着重要作用。
例如，电动机和发电机就是利用磁感应原理来转换电能和机械能的。
磁感应也广泛应用于磁力计、磁共振成像等领域。
二、电磁感应电磁感应是指通过磁场变化引起的电场变化，进而引发电流产生的现象。
法拉第（Faraday）发现了电磁感应的规律，也就是法拉第电磁感应定律。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律表明，当一个闭合线圈或弯曲导线的磁通量发生变化时，闭合线圈或弯曲导线内将会产生感应电流。
感应电流的方向和大小受到磁通量变化率的影响。
2. 电磁感应的应用电磁感应在现代科学和工程中有着广泛应用。
电磁感应技术被应用于变压器、感应电动机、发电机等设备中。
此外，电磁感应也用于无线电通信、电磁波传播等领域。
三、相互关系和共同应用磁感应和电磁感应密切相关，它们互相影响并共同应用。
1. 电磁感应的磁场根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场可以引起感应电流。
因此，电磁感应是磁感应的一种特殊情况。
2. 电磁感应的电磁辐射电磁感应也可以通过电磁波的辐射方式传播。
当一个变化的电场和磁场同时存在时，它们相互作用产生的波动称为电磁波。
无线电、微波、可见光都是电磁波的一种。
结语磁感应和电磁感应是电磁学重要的基础概念。
磁感应描述了磁场与电流之间的相互作用，而电磁感应描述了磁场和电场相互作用引发的电流现象。
它们不仅在理论物理学中有重要应用，也广泛应用于现实生活和工业技术中。
电磁感应定律及其应用知识点总结
电磁感应定律及其应用知识点总结电磁感应现象是物理学中非常重要的一个概念，它不仅为我们理解自然界中的许多现象提供了理论基础，还在实际生活和科技领域有着广泛的应用。
下面我们就来详细总结一下电磁感应定律及其应用的相关知识点。
一、电磁感应定律1、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
如果用 E 表示感应电动势，ΔΦ 表示磁通量的变化量，Δt 表示时间的变化量，那么法拉第电磁感应定律可以表示为：E ＝nΔΦ/Δt，其中 n 是线圈的匝数。
这个定律告诉我们，只要磁通量发生变化，就会产生感应电动势。
而磁通量的变化可以由多种方式引起，比如磁场的变化、线圈面积的变化、线圈与磁场的夹角变化等。
2、楞次定律楞次定律是用来确定感应电流方向的定律。
它指出：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
简单来说，如果磁通量增加，感应电流产生的磁场方向就与原磁场方向相反，以阻碍磁通量的增加；如果磁通量减少，感应电流产生的磁场方向就与原磁场方向相同，以阻碍磁通量的减少。
楞次定律的本质是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。
因为如果感应电流的方向不是这样，就会导致能量的无端产生或消失，这与能量守恒定律相违背。
二、电磁感应现象的产生条件要产生电磁感应现象，必须满足以下两个条件之一：1、穿过闭合电路的磁通量发生变化。
这可以是由于磁场的强弱变化、磁场方向的变化、闭合电路的面积变化或者闭合电路在磁场中的位置变化等原因引起的。
2、导体在磁场中做切割磁感线运动。
需要注意的是，如果导体整体都在匀强磁场中运动，而磁通量没有发生变化，是不会产生感应电流的。
三、电磁感应的应用1、发电机发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置。
在发电机中，通过转动线圈或者磁场，使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，向外输出电能。
常见的有交流发电机和直流发电机。
交流发电机产生的是交流电，其输出的电流方向和大小会周期性地变化；直流发电机则通过换向器等装置将交流电转化为直流电。
磁学电磁感应定律知识点总结
磁学电磁感应定律知识点总结磁学电磁感应定律是物理学中的基础概念之一，描述了磁场与电流产生的感应现象之间的关系。
这些定律深入解释了电磁现象的本质，对于我们理解电磁学和应用磁学有着重要的意义。
本文将对磁学电磁感应定律进行总结，并讨论它们的相关概念和应用。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应的基本定律之一，描述了磁通量变化对电流环路的感应电动势的影响。
它的数学表达式为：e = -dΦ/dt其中，e代表感应电动势，Φ代表磁通量，dt代表时间变化率。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的磁通量通过一个闭合电路发生变化时，将会在电路中产生感应电流。
二、楞次定律楞次定律是描述了感应电流对磁场的反作用。
根据楞次定律，感应电流所产生的磁场方向总是阻碍产生它的磁场，从而使磁场的总效果减弱。
楞次定律告诉我们，当磁通量发生变化时，感应电流所产生的磁场方向与原始磁场方向相反。
三、自感与互感自感指的是闭合电路中感应电流产生的自己磁场对其自身产生的感应电动势。
自感与互感是楞次定律的拓展应用。
在电路中，电流的变化会引起感应电势，同时也会引起电感的自感电势。
自感对于交流电路尤为重要，它可以使交流电的幅值得到调节。
互感是指两个或更多线圈之间由于磁场的相互耦合而产生的电感现象。
互感现象可以用于电力传输和电子设备的变压器设计。
四、法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律在实际应用中具有广泛的应用价值，其中最常见的就是发电机的原理。
发电机通过转动磁场和导体线圈之间的相对运动，来产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。
另外，电感也是电子电路中非常重要的元件。
电感利用法拉第电磁感应定律的原理，通过导线线圈产生强磁场，并将电能转化为磁能。
这种磁能可以储存在电感中，并在需要时释放出来，从而实现电路的稳定工作。
总结：磁学电磁感应定律涉及了电磁学的核心概念，并具有重要的实际应用。
法拉第电磁感应定律和楞次定律描述了电流和磁场之间的相互作用，解释了磁场引起感应电流的现象。
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
大学物理知识点总结汇总
引言概述：大学物理作为一门重要的理工科学科，涵盖了广泛的知识领域。
在大学物理学习过程中，我们需要掌握各种物理定律、概念和实验技巧。
本文将对大学物理中的一些重要知识点进行总结汇总，旨在帮助读者系统地理解这些知识点，提高物理学习效果。
正文内容：一、电磁学知识点1.库伦定律：阐述了两个电荷之间的静电力与它们之间的距离和电量大小的关系。
2.电场与电势：解释了电荷周围空间存在电场的概念，电势则是描述电场能量状态的重要物理量。
3.电流和电阻：分析了电流的定义和流动规律，以及电阻对电流流动的影响。
4.电磁感应：研究了磁场对导体中的电荷运动产生的电动势，并解释了发电机和变压器的工作原理。
5.电磁波：介绍了电磁波的产生和传播规律，以及电磁波的波长、频率和速度之间的关系。
二、光学知识点1.光的直线传播：讲解了光的传播方式和光的速度。
2.光的干涉和衍射：阐述了光的干涉和衍射现象的原理，并解释了双缝干涉、单缝衍射和菲涅尔衍射等常见现象。
3.几何光学：介绍了光的折射、反射和成像的规律，以及利用透镜和镜片进行光学成像的方法。
4.光的偏振：解释了光的偏振现象和偏振光的特性。
5.光的散射和吸收：探讨了光在物质中的散射和吸收过程，以及光的能量衰减规律。
三、热学知识点1.热力学基本概念：介绍了温度、热量和热平衡的概念。
2.理想气体定律：讨论了理想气体状态方程和气体的压强、体积和温度之间的关系。
3.热传导：解释了热的传导方式、热传导定律和热导率的概念。
4.热力学循环：分析了热力学循环中的能量转化和效率计算，以及常见的卡诺循环和斯特林循环。
5.热力学第一和第二定律：阐述了热力学第一定律（能量守恒定律）和第二定律（熵增原理）的概念和应用。
四、相对论知识点1.狭义相对论：介绍了狭义相对论的基本原理，包括光速不变原理和等效质量增加原理。
2.斜坐标系和洛伦兹变换：解释了相对论中的平时距离、时间间隔和洛伦兹变换的概念。
3.相对论动能和动量：分析了相对论速度和质量增加对动能和动量的影响。
磁学中的电磁感应与电磁感应定律
磁学中的电磁感应与电磁感应定律在我们生活的这个充满奇妙现象的世界里，磁学中的电磁感应以及电磁感应定律扮演着极其重要的角色。
从日常生活中的电器设备到现代工业的大型机械，从通信技术的飞速发展到能源领域的不断创新，电磁感应定律的应用无处不在。
让我们先来了解一下什么是电磁感应。
简单来说，电磁感应就是指当导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，导体中会产生电动势的现象。
这个过程就好像是磁场在“推”着电荷运动，从而产生了电流。
想象一下，有一根导线在一个稳定的磁场中静止不动，这时导线中是没有电流的。
但是，一旦我们让这根导线在磁场中快速地切割磁力线运动，就会立刻在导线两端检测到电压，如果导线形成一个闭合回路，那么电流就会产生。
这就是电磁感应的一个直观例子。
电磁感应定律则是对这种现象的定量描述。
它由迈克尔·法拉第发现，并由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦进一步完善。
电磁感应定律指出，感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比。
磁通量是一个描述磁场通过某一面积的量。
假设我们有一个面积为S 的平面，磁场垂直穿过这个平面，磁场强度为 B，那么磁通量就是B×S。
当这个磁通量发生变化时，比如磁场强度 B 变大或者面积 S 改变，或者两者同时变化，就会产生感应电动势。
电磁感应定律有着广泛的实际应用。
在发电领域，无论是大型的水力发电站、火力发电站还是风力发电站，其基本原理都是利用电磁感应将机械能转化为电能。
以水力发电为例，水流推动水轮机旋转，水轮机带动发电机中的转子在磁场中转动，从而产生电能。
在变压器中，电磁感应定律同样发挥着关键作用。
变压器由两个相互耦合的线圈组成，通过改变线圈的匝数比，可以实现电压的升高或降低。
当交流电源输入到初级线圈时，其电流产生的磁场不断变化，从而在次级线圈中产生感应电动势，实现了电能的传输和转换。
电磁感应还在无线充电技术中得到了应用。
现在很多电子设备，如手机、平板电脑等，都支持无线充电。
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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 )
谢谢！
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
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
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
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
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
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
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
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；
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
Hale Waihona Puke jmL或由 Im (r
1)Ic
求 M； 求 jm； 求 Im； 求 Im；
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：
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
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
B
m
-
-
-
-
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、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。
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