张三慧大学物理《电磁学》PPT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。
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
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
大学物理《电磁学》PPT课件
作用于
运动电荷 B
产生
三、磁感应强度(Magnetic Induction)
1. 磁感应强度 B 的定义：
对比静电场场强的定义 F q0 E
将一实验电荷射入磁场，运动电荷在磁场中 会受到磁力作用。
实验表明
① Fm v
② Fm q0v sin
2
时Fm达到最大值
Fm
q0
v
θ＝0 时Fm= 0，
F e 0 v y 0 e(v yBzi v yBxk )
Bx 0 Bz Fz e v y Bx
Bx
Fz e vy
8.69 10-2 T
B
Bx2
B
2 y
0.1T
tan Bz 0.57
Bx
300
资料
原子核表面
～1012T
中子星表面
～106T
目前最强人工磁场 ～7×104T
太阳黑子内部
S
B
m BS
②均匀磁场，S 法线方向与磁场方向成 角
S
n
B m BS cos B S
③磁场不均匀，S 为任意曲面
dm BdS cosθ B dS ④S 为任意闭合曲面
m B dS S
m BdS cosθ B dS
S
S
规定：dS正方向为曲面上由内向外的法线方向。
则 磁感应线穿入，m 为负；穿出，m为正。
人们最早认识磁现象是从天然磁铁开（称 天然磁铁为永恒磁铁）。
对其基本现象的认识归纳如下：
（1） 同号的磁极有相互排斥力，异号的磁极有相 互吸引力
（磁铁间相互作用力称为磁力）
（2）磁铁分割成小段，小段仍有两极（磁荷假说）
（3） 铁棒可以被磁化
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
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。
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页共34页
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
大学物理电磁学总结(精华)ppt课件(2024)
34
创新实验设计思路分享
组合实验法
将多个相关实验进行组合设计，以提高实验 效率和准确性。
对比实验法
通过对比不同条件下的实验结果，探究物理 现象的本质和规律。
仿真模拟法
利用计算机仿真技术模拟实验过程，以降低 成本和提高安全性。
2024/1/28
改进测量方法
针对传统测量方法的不足之处进行改进和创 新，提高测量精度和效率。
2024/1/28
23
自感和互感现象分析
自感现象是指一个线圈中的电 流发生变化时，在线圈自身中 产生感应电动势的现象。
互感现象是指两个相邻的线圈 中，一个线圈中的电流发生变 化时，在另一个线圈中产生感 应电动势的现象。
2024/1/28
自感和互感现象的产生都与磁 场的变化有关，它们是电磁感
应现象的重要组成部分。
麦克斯韦方程组可以推导出电磁波的存在和传播，是无线通信的理论基础 。
18
电磁波产生条件与传播方式
01
02
03
电磁波产生的条件是变 化的电场或磁场，即振 荡电路中的电荷或电流
。
电磁波的传播方式是横 波，电场和磁场相互垂 直且与传播方向垂直。
电磁波在真空中的传播 速度等于光速，且在不 同介质中的传播速度不
7
02
静电场与恒定电流
2024/1/28
8
静电场中的导体和电介质
静电场中的导体特性
静电感应现象
静电平衡条件
2024/1/28
9
静电场中的导体和电介质
导体表面电荷分布
电介质极化现象
电偶极子概念
2024/1/28
10
静电场中的导体和电介质
电介质极化机制
总复习课-电磁学 大学物理张三慧第三版46页PPT
总复习课-电磁学 大学物理张三慧第三版
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地在、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
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地在、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
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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。
2、磁体对电流的作用
如图右图所示，把 导线悬挂在蹄形磁铁 的两极之间，当导线 中通入电流时。导线 会被排开或者吸入， 显示了通有电流的导 线受到了磁铁的作用 力。
3、磁体对运动电子的作用
如图所示，一个阴 极射线管的两个电极 之间加上电压后，会 有电子束从阴极射向 阳极。当把一个蹄形 磁铁放到管的近旁时， 会看到电子束发生偏 转。这显示运动的电 子受到磁铁的作用力。
2
时Fm达到最大值
v
θ＝0 时Fm= 0，
将Fm= 0 时的速度方向定义为 B 的方向
Fm (v , B )
Fm 定义 B q0 v sin
SI单位：T（特斯拉） 工程单位常用高斯（G）
Fm
q0
B
v
1T 104 G
磁感应强度是反映磁场性质的物理量， 与引入到磁场的运动电荷无关。
7-1 磁力与电荷的运动
一、磁的基本现象 1．同性相斥、异性相吸
我国是世界上最早发现和应用磁现象的国家之 一，我国古籍《吕氏春秋》（成书于公元前3世纪 战国时期）所载的“磁石召铁”，即天然磁石对磁 块的吸引力，就是磁力。这种磁力现在很容易用两 条磁铁棒演示出来，并对起基本现象做初步的认识： 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。如图： N S N S
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
感应强度的值等于该点的磁感应线密度。
ds
Hale Waihona Puke Bd m B ds
7-2 磁场与磁感应强度
三、磁感应强度(Magnetic Induction) 1. 磁感应强度 B 的定义： F q0 E 对比静电场场强的定义 将一实验电荷射入磁场，运动电荷在磁场中 会受到磁力作用。
① Fm v
实验表明
Fm
② Fm q0v sin
q0
S
B
m BS
②均匀磁场，S 法线方向与磁场方向成 角
S
n
B
m BS cos B S
③磁场不均匀，S 为任意曲面 d m BdS cosθ B dS ④S 为任意闭合曲面
S
m B dS
S
m BdS cos θ B dS
运动电荷受到的磁场力为
Fm q0 vB sin
写成矢量式
Fm qv B
Fm
─罗仑兹力
Fm
例题1 ：
普通物理学教案
一电子在磁场中运动，以速率v 通过 A点 4 当 v 10 i m/s 时，测得 F 8.01 1017 j N 若 v 104 j m/s ，一个分力 Fz 1.39 10-16 N 求磁感应强度 解：由 Fm qv B 由于 Fm (v , B ) B y 0 i j k F e 0 v y 0 e(v y Bz i v y Bx k )
S
规定：dS正方向为曲面上由内向外的法线方向。
则
磁感应线穿入， m 为负；穿出， m 为正。
S
B
m BS
S
n
B
m B S BS cos
S dS
n
B
S dS
n
B
m B dS BdS cos
S1
m B dS 0
S2
磁感应线是闭 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
dV
Q
静电场中高斯定理反映静电场是有源场；
m B dS 0
Bx
Fz e v y B x
0
Bz
Bx Fz e vy 8.69 10 T
-2
2 2 B Bx B y 0.1T
tan
Bz Bx
0.57
30
～1012T ～106T ～7×104T ～0.3T ～10-2T ～5×10-5T ～3×10-10T
0