河南理工大学大学物理下册考试复习

物理学第五版1二掌握描述磁场的物理量——磁感强度的概念，理解它是矢量点函数.三理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度.一理解恒定电流产生的条件，理解电流密度和电动势的概念.第七章教学基本要求物理学第五版2五理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动.了解磁矩的概念.四理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法.物理学第五版3六了解磁介质的磁化现象及其微观解释.了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系，了解磁介质中的安培环路定理.了解铁磁质的特性.物理学第五版4一、基本概念：磁场、磁感强度、磁力线、磁通量、安培力、洛伦兹力、磁力矩、磁矩、磁介质、磁化强度、磁场强度二、主要内容（三个定律一个定理）1、磁感强度定义：qvFBmax（1）、的大小B（2）、方向与磁场方向相同，亦可定义为的方向vFmax2、毕奥—萨伐尔定律30dπ4drrlIB物理学第五版5（1）载流直导线的磁场)cos(cos42100rIByxzIPCDo0r*Bd1r2zzd（2）无限长导线00π2rIB（3）圆形载流导线轴线上的磁场232220)(2xRIRB（4）一段圆弧圆心处的场：204RISBRIB40或方向物理学第五版6SmSdB04、安培环路定理磁介质中的安培环路定理IlHLd各向同性磁介质HHBr0（1）载流环形螺线管的磁场（密绕）3、磁通量磁场的高斯定理sdSBΦniiIlB10dLNIB0注意：均匀磁场磁通量的计算物理学第五版7（2）载流长直螺线管的磁场nIB0长直管两端的B可用20nIB计算，为中部的一半（3）无限长载流圆柱体内外的磁场薄圆柱面，)(2),(00RrrIBRrB方向？，Rr0，Rr20π2RIrBrIBπ20的方向与成右螺旋BI物理学第五版84、磁场对运动电荷的作用（1）洛仑兹力带电粒子在均匀磁场中的运动回旋半径为：qBmvR0周期为：频率为：霍尔效应：I++++---P型半导体+-HUBmFdvmF+++---N型半导体HU-BI+-dvBqFvmmqBTfπ21qBmRTπ2π20v物理学第五版95、安培定律有限长载流导线所受安培力为：llBlIdFdFBlIFdd长为的直导线，在均匀磁场中受力为lsinIlBF物理学第五版10BmBnSIM矢量式：N匝线圈BmNMIB.FF....................FIBmax,2πMM××××××××××××××××××××××××BIF0,0M0,πM6、磁场作用于载流线圈的磁力矩n与成右螺旋InNISm磁矩物理学第五版11注意复习7—1、2、3、4、11、15、17、22、29、31题oI2R1R（5）*Ad（4）*o（2R）IIRo（1）RIB200RIB400RIRINB220001010200π444RIRIRIBdIBAπ40x0B典型应用NBoI物理学第五版12RIRIRIBπ4480000Ro物理学第五版13oABCD)cos(cos421001rIBl2l2I一条载流导线在O点产生的磁场为)135cos45(cos4000lIlI420lIBBo0124O点总场方向：垂直纸面向里物理学第五版14)150cos30(cos43000rIB向里aI290物理学第五版15例边长为的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流（其中、与正方形共面），在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为：（）lI(1)(2)(3)(4)0,021BBabcdlIBBπ22,00210,π22201BlIBlIBlIBπ22,π220201III1B2Bcdab物理学第五版16例取一闭合积分回路，使三根载流导线穿过它所围成的面，现改变三根导线之间的相互间隔，但不越出积分回路，则：（）LB(1)回路内的不变，上各点的不变.(2)回路内的不变，上各点的改变.(3)回路内的改变，上各点的不变.(4)回路内的改变，上各点的改变.ILLBILLBILLBILL物理学第五版17例：一面积为S，载有电流I的平面闭合线圈置于磁感强度为B的均匀磁场中，此线圈受到的最大磁力矩的大小为____________________，此时通过线圈的磁通量为________________．当此线圈受到最小的磁力矩作用时通过线圈的磁通量为________________．SIB0SB物理学第五版18例无限大均匀带电(线密度为j)平面的磁场解如图，作安培环路abcda，应用安培环路定理20jBjdacbLbaBdlldB2abjabB02物理学第五版19Bor20ijdacb20iB物理学第五版200B例无限长载流圆柱面的磁场rIBπ20IlBl0d,Rr,0Rr0dllBRI1Lr2LrBRorRIπ20解物理学第五版211d2dlIxoxIBπ20SB//xlxISBΦdπ2dd021dπ2d0ddSxxIlSBΦ120lnπ2ddIlΦ例如图载流长直导线的电流为,试求通过矩形面积的磁通量.I解先求，对变磁场给出后积分求ΦdΦBB物理学第五版22例计算长为L的载流直导线在均匀磁场B中所受的力。IB解：LBlIFdLlIBFdsinsinFILBLlIBdsin物理学第五版23例如图所示长直电流I1和长为L的电流I2平行共面，相距为a。求I2受I1的磁场力。解：在电流上任取一电流元lId2电流I1在电流元处磁感强度为lId2aIBπ210方向垂直纸面向里安培力BlIFdd2由于各电流元受力方向相同所以，合力方向指向I1（如图）I1I2aL1I2IlId2BFdFB1I2I物理学第五版24合力大小：BlIFFII22dd22dIlBI2由于各电流元处磁感强度相同BLIF2代入数据得aLIIFπ2210#I1I2aLlId2BFdFB1I2I1I2IL物理学第五版252I1IaL例如图所示长直电流I1和长为L的电流I2垂直共面相距为a求I2受I1的磁场力解：建坐标系如图ox在坐标x处取电流元ixIlIdd22xlId2安培力BlIFdd2电流I1在x处磁感强度为xIBπ210BFd方向如图物理学第五版26安培力大小为xxIIxBIFπ22102ddd因为各电流元受力方向相同，所以大小直接相加合力为：LaaxxIIFdπ2210aLaIIlnπ2210方向：垂直电流I2平行电流I1向上2I1IaLF2I1IaLoxxlId2BFd物理学第五版27例1有两个半径分别为和的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流时，试求（1）磁介质中任意点P的磁感应强度的大小；（2）圆柱面外面一点Q的磁感强度.rrRIIrrdIR物理学第五版28RdrIlHldIHdπ2dIHBπ2r0解（1）IrrdIRRd0IIlHld0,0π2HHd0HB0Brd，同理可求（2）物理学第五版29一掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向.二理解动生电动势和感生电动势的本质.了解有旋电场的概念.三了解自感和互感的现象，会计算几何形状简单的导体的自感和互感.第八章教学基本要求物理学第五版30四了解磁场具有能量和磁能密度的概念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量.五了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义.物理学第五版31一、基本概念：电磁感应、动生电动势、感生电动势、感生电场、自感、互感、磁场能量、位移电流、位移电流密度、麦克斯韦方程.二、主要内容实验表明：通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中出现感应电流。1、电磁感应现象物理学第五版322、法拉第电磁感应定律N匝线圈：dtNdi)(NSB3、楞次定律闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来反抗引起感应电流的磁通量的变化。4、动生电动势ldBvLidtNdi)(物理学第五版33感生电场：变化磁场在其周围空间激发的电场（涡旋电场）（1）自感LINdtdILL（2）互感,)1(121212IMN)1(212121IMN)2(12121dtdIM)2(21212dtdIM2112MMM5、感生电动势物理学第五版346、磁场的能量磁场能量密度RILILIdIWIm0200021VWmm221BBB21HB21221HVmdVBBW21VdVHB217、位移电流及其磁场,tDjddtdIeddcII——全电流。物理学第五版358、麦克斯韦电磁场方程的积分形式0dSsBSlstDjlHd)(dcSlstBlEddqVsDVSdd方程的积分形式麦克斯韦电磁场变化磁场激发涡旋电场，变化电场激发涡旋磁场物理学第五版36注意复习8—1、2、4、5、10、11、13、14、20、24题.例：无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I，并各以dI/dt的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内(如图)，则：(A)线圈中无感应电流．(B)线圈中感应电流为顺时针方向．(C)线圈中感应电流为逆时针方向．(D)线圈中感应电流方向不确定．II物理学第五版37例若用条形磁铁竖直插入木质圆环，则环中（A）产生感应电动势，也产生感应电流（B）产生感应电动势，不产生感应电流（C）不产生感应电动势，也不产生感应电流（D）不产生感应电动势，产生感应电流物理学第五版38例金属杆AOC以恒定速度v在均匀磁场B中垂直于磁场方向运动，已知AO=OC=L，求杆中的动生电动势。lBvid)(解：金属杆在磁场中运动，切割磁感线，产生动生电动势AO段产生的动生电动势为0d)(lBvOAAOiOC段产生的动生电动势为sind)2cos(d)(vBLlvBlBvCOCOOCisinvBLOCiAOii金属杆中的动生电动势为其方向为由O指向C。AOBvC物理学第五版39例：在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面Ivabdxx0mddd2πIΦBSbxx解：通过面积元的磁通量0mmdd2πlalIΦΦbxx0ln2πIblalmddiΦtl0d/dd/d2πIbltltlal02π()Iabllav（选顺时针方向为正）求线框中的感应电动势物理学第五版40则oa棒所产生的总动生电动势为221LBL解：在oa棒上离o点l处取微元dl动生电动势的方向：由v×B知，其方向由a指向o。a例:长为L的金属棒oa在与B的均匀磁场中以匀角速绕o点转动，求棒中的动生电动势的大小和方向。ldlv与B垂直，且故的方向相反,与ldBvldBvldBvaooAcosvBdlldlBLldlB0oB物理学第五版