大学物理知识点(磁学与电磁感应)

一、电流（运动电荷）激发磁场1、运动电荷的磁场0r2B40qr2、电流元的磁场0dB(r)04Idlrr23、稳恒电流的磁场牢记下列几种典型稳恒电流的磁场长直电流、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。长直电流的磁场：dBaxIdlloPl21124aB0Icoscos1、无限长电流：2aB0I4a2、半无限长电流(1)：B0IIaP圆电流的磁场：3/222202xRBIR1、载流圆环环心处x=0;o02RBI2、xR2x3IR22πx3pB00m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RIL1r2LrBRor2πR0I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SBdS0磁场为涡旋场LHdlI2、磁场的安培环路定理磁场为无源场三、磁场对电流或运动电荷的作用1、对运动电荷的洛伦兹力fmqvB2、对电流元的磁力dFIdlB3、对载流导线的磁力FdFIdlB在均匀磁场中FIlBIr起末B4、对载流线圈的磁力矩MNISenB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：抗磁质弱磁性物质顺磁质铁磁质通常不是常数具有显著的增强原磁场的性质——强磁性物质注意：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：•D、E、P之间的关系HBMH、B、M之间的关系MmHr(1m)0B0rHHcLIHdl3、铁磁质：1概念：磁畴、剩磁、矫顽力、居里点；2分类与应用：HO软磁材料变压器、电机、电磁铁的铁芯，高频线圈的磁芯材料HBBO硬磁材料作永久磁铁，永磁喇叭等。HBO矩磁铁氧体材料作计算机中的记忆元件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0r2对于运动点电荷：B40qr注意矢量叉积的运算对于连续带电体：方法Ⅰr24πQ00dBBIdlr用毕—萨定律方法Ⅱ典型带电载流体的磁场磁场叠加原理熟记长直电流、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。内IL0Bdl方法Ⅲ利用环路定理求特殊对称分布载流体的磁场二、磁场对运动电荷或载流导线的力或力矩mfqvB1、洛伦兹力在均匀磁场中vB匀速圆周运动qBRmqBT2R2mv与B不垂直带电粒子作螺旋运动RmqB2、霍尔电势IBbHHUKnenqHK111）判断半导体的类型I+-HUmFB++++-d--+++H-IU+-FmB---dP型半导体N型半导体2）磁场或其他非电量的检测与传感IBbHHUKbKIHBUH3、安培力FdFIdlBPxoBLydFIIdl在均匀磁场中FBIL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BF1F3MIenOPF2NF4MNpmB4.由HdlIc由B0rH由BMH01)Ic求H；求B；求M；求jm；求Im；求Im；由jmM由ImjmL或由Im(r1.场对称性分析；2.选取环路；3.求环路内传导电流的代数和Ic；＊＊应用介质中安培环路定理解题方法＊＊cLIHdl一、法拉第电磁感应定律1、感应电动势dtiNdm方向由楞次定律判断2、感应电流I感RRdti1dm21tt3、感应电量q感RmIdt二、动生电动势＋－(B)dl方法一：从电源电动势的定义出发B特别地：(B)lBlsin方法二：应用法拉第电磁感应定律dtdm1、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。三、感生电动势1、感生电动势oS定B变idSstB方向由楞次定律判断2、感生电场dSstEidlB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：dmdtdSBEidlst当变化的磁场的分布具有特殊对称性时：oRB1dBEi2dtr(rR)2rdBR2(rR)Eidt感生电动势：dtmid感生电场与静电场的区别静电场E感生电场E感场源由静止电荷激发由变化的磁场激发电力线形状电力线为非闭合曲线静电场为无旋场电力线为闭合曲线EdB0感dt感生电场为有旋场电场的性质为保守场作功与路径无关Edl0为非保守场作功与路径有关dldmiE感dt静电场为有源场qEdS0感生电场为无源场E感dS0四、自感与互感1、自感电动势dtLLdI2、自感系数ILL只决定于线圈的几何尺寸、匝数、介质。3、互感电动势dt21MdI1dt12MdI24、互感系数M2112I1I2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2mW1LI2m222w1H21B21BH2、磁场的磁能目前范畴内：WmVwmdV电磁学基本物理图象电荷电流电场磁场运动激发激发变化变化★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;tBHDt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；