大学物理电子教案PPT课件

物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构电磁学知识结构物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构电磁感应知识结构变化电场产生磁场变化磁场产生电场位移电流法拉第电磁感应定律按产生原因分类按激发方式分类物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构法拉第电磁感应定律（按产生原因分类）动生电动势（磁场不变）感应电动势（都变化）感生电动势（线圈不变）均匀磁场直电流磁场平动转动平动转动计算公式涡旋电场电动势计算公式（螺线管内）特例：过中心直线电动势计算公式法拉第公式电动势大小电动势方向物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构法拉第电磁感应定律（按激发方式分类）自感电动势互感电动势自感系数互感系数自感电动势互感电动势线圈中的能量物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构变化电场产生磁场位移电流密度位移电流全电流安培环路定理圆形电容器中的磁场物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构电磁场的总结麦克斯韦方程组方程组形式物理含义实验基础库仑定律毕-萨定律法拉第定律物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构一.电动势概念1.电动势是有正负号的标量2.电动势由非静电力提供3.电动势是非静电力把单位正电荷从电源负极通过电源内部移动到电源正极所作的功4.电动势的方向为从电源负极通过电源内部指向电源正极+-“+”点电势高，“-”点电势低5.电动势的表达式LKKKldEldEqA电源内部物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构二.法拉第电磁感应定律1.法拉第定律tmdd2.利用法拉第定律求感应电动势的方法（1）规定绕行方向L如图顺时针、逆时针方向都可以（2）计算磁通量（正负、大小）0SdBdmI根据绕行方向确定磁通量的正负顺时针（如图，0度）逆时针（180度）0SdBdmII根据磁感应强度大小相同，确定面元SdIIII计算磁通量（注意结果的正负）SmSdB必须得出磁感应强度的表达式物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构电动势为正时，与所选方向一致（3）计算感应电动势I（t）tmdd电动势为负时，与所选方向相反dL物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构典型问题)(tBI（t）w)(tB平动与转动w平动与转动变化均匀磁场变化直电流磁场变化圆电流磁场I（t）wdL物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构闭合回路中的感应电流的方向总是企图使感应电流产生的磁通量去补偿（反抗）引起感应电流的磁通量的变化三.楞次定律楞次定律（用来确定感应电动势的方向）应用楞次定律的条件知道磁通量的增、减BSNI上例中，由于电流随时间减小——磁感应强度减小，但是，面积增加——无法判断磁通量的增、减，则无法利用楞次定律确定电动势的方向物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构四.动生电动势lBd)(vBv求动生电动势的方法（1）规定线元方向线元方向可任意假设，最好设为方向BwORdlAlv（2）规定的正负lBd)(v（3）计算动生电动势AOBdllBcossind)(v电动势为正时，与所选方向一致由电动势方向判断电势高低必须得出磁感应强度的表达式I物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构动生电动势典型问题匀强磁场wORAw直电流产生的磁场IIwI)(Bl物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构五.感生电动势dtdldEmLK典型问题应用（无限长圆柱内的均匀变化磁场）O（1）感生电场线：同心圆，方向与dB/dt成左手关系dB/dt0（2）半径方向上的电动势为0，因为ldEK（3）求感生电场的方法I过待求点取同心圆回路，设绕行方向，设电场为该方向II由对称性得KLKrEldE2III计算dtdrEmK2EK0时，则为该方向注意磁通量的正负！图为负物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构（4）求某线段上电动势的方法OI加线段两端到圆心直线，补成回路ABII计算回路电动势回路LKBAKldEldEdtdBSdtdm回路III得出线段电动势注意回路绕行方向！物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构OdB/dt0求导体中电流方向OdB/dt0求导体中电流方向O比电动势大小物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构六互感121IM互感系数计算互感系数的方法I设1线圈有电流I1II计算1线圈电流产生的B1表达式III计算2线圈中的磁通量和磁链，得出互感系数tIMdd121互感电动势MBI212111物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构典型问题两螺线管（1）同半径，不同长度1l2l12注意I2产生的磁力线都通过1线圈，反之不成立。则设I2…（2）同长度，不同半径12注意在1、2之间区域，没有I2产生的磁力线物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构设无限长导线有电流，计算在其他线圈产生的磁链，求出M无限长导线和其他线圈计算磁通量时，注意在其他线圈中有无“抵消”部分MBI212111物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构七.自感IL自感系数计算自感系数的方法I设线圈有电流III计算电流产生的B表达式III计算磁通量和磁链，得出自感系数tILLdd自感电动势LBI物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构典型问题螺线管同轴电缆IISdrl1R2Rr应记中间区域B的表达式，正确积分求磁通量nIBr0VnINLrm20应记物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构2021LIW自八磁场能量自感线圈储存的磁能22Bwm磁场能量密度在有限区域内的磁能VmVWd2B2计算磁能的方法I求出B的表达式II合理确定体元（体元中各点磁感应强度大小相同）III正确积分，得出结果物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构rrhVdπ2d注意体积元典型问题1R2RhIO螺绕环同轴电缆IISdrl1R2RrrrlVdπ2d注意体积元mWdVwB物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构九位移电流位移电流密度dtDdjDtΦIDDdd位移电流求位移电流密度的方法I根据电荷分布情况，得出E的表达式——D的表达式II微分得出位移电流密度求位移电流的方法DjDEdDDIdDE物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构典型问题（圆形平行板电容器）CIRDIRrI平行板电容器内为匀强场DII位移电流密度dtddtdDjDIII半径为r内的位移电流dtdDrdtDSddtdIrrDrD2)()()(2RIjCD2222)(rRIRIrIrD和均匀分布圆柱体中传导电流相似物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构LIIIlH位移传导全d十.全电流安培环路定理利用全电流安培回路定理求磁场CIR1P2PDI电容器外：和稳恒电流情况相似电容器内：类似圆柱体内均匀分布电流在圆柱体产生的磁场dtdDRIjCD2注意物理系：史彭大学物理：电磁学知识结构十一.麦克斯韦方程组内自qSdDS0dSSBStBtΦlESLddddSLd)(dSjlHtD记住公式，理解含义