恒定磁场-电磁感应习题课.ppt

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1、恒定磁场电磁感应习题课一基本要求1.掌握毕奥—萨伐尔定律，并会用该定律计算载流导体的磁场2.掌握用安培环路定理计算磁场强度的条件和方法3.掌握安培定律和洛仑兹力公式，会计算简单形状载流导体的磁力4.理解磁介质中的安培环路定理，理解磁场强度的概念5、掌握电磁感应定律和楞次定律及其应用。7、理解磁场能量的计算8、了解位移电流概念和麦克斯韦方程的积分形式6、理解自感和互感现象，并会计算简单线圈的和。二.基本内容1.毕奥—萨伐尔定律真空中电流元在径矢处的磁感应强度由磁场叠加原理得恒定载流导体的磁场几种典型的电流激发磁场的大小长直载流导线外的磁场半无限长载流直

2、导线外的磁场圆形载流导线轴线上的磁场载流长直螺旋管轴线上的磁场无限长载流直导线外的磁场圆形载流导线圆心处的磁场2.描述恒定磁场的两条基本定律（1）磁场的高斯定理（2）安培环路定理用安培环路定理计算磁场的条件和方法磁场是无源场（涡旋场）正负的确定：规定回路环绕方向，由右手螺旋法则定出3.磁场对运动电荷，载流导线和载流线圈的作用（1）磁场对运动电荷的作用力（2）磁场对载流导线的作用力（3）均匀磁场对载流线圈的磁力矩4.磁介质中的安培环路定律其中，为线圈平面法线方向，且与线圈电流成右手螺旋关系磁力矩总是要使线圈转到它的的方向与磁场方向相一致的位置5.感应电

3、动势的计算说明（1）这是计算感应电动势的普遍适用公式，但必须在闭合回路情况下计算电磁感应定律或（2）公式中“”号表示电动势的方向，是楞次定律的数学表示，它表明总是与磁通量的变化率的符号相反（3）电动势方向可采用电磁感应定律中符号规定法则来确定,也可以由楞次定律直接确定动生电动势感生电动势自感电动势互感电动势6.自感和互感的计算或或7.磁场能量注意体积元的选取磁场能量密度磁场的能量载流自感线圈的磁场能量一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示．试问下述哪一种情况将会发生A.在铜条上产生涡流．B.在铜条上a、b两点产生一小电势差，且Ua

4、.在铜条上a、b两点产生一小电势差，且Ua>Ub．D.电子受到洛伦兹力而减速．答案：（C）选择题2.磁介质有三种，用相对磁导率μr表征它们的特性时（A）顺磁质μr>0，抗磁质μr<0，铁磁质μr>>1．（B）顺磁质μr>1，抗磁质μr=1，铁磁质μr>>1．（C）顺磁质μr>1，抗磁质μr<1，铁磁质μr>>1．（D）顺磁质μr<0，抗磁质μr<1，铁磁质μr>0．答案：（C）3.在圆柱形空间内有一均匀磁场，如图所示，磁感强度以速率dB/dt变化．两根长度相同的导体棒分别如图放置，则在①、②这两个位置导体棒内的感应电动势为（A）ε2＝ε1≠0．（B）

5、ε2>ε1．（C）ε2<ε1．（D）ε2＝ε1＝0．答案：（B）4.面积为S和2S的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I．线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用F21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用F12表示，则F21和F12的大小关系为A.F21=2F12．B.F21>F12．C.F21=F12．D.F21=F12/2答案：（C）5.一个电阻为R，自感系数为L的线圈，将它接在一个电动势为E(t)的交变电源上，线圈的自感电动势为，则流过线圈的电流为答案：（C）6.平板电容器在充电时，沿图示环路，磁场强度的环流中，必有以下关系答案：（C

6、）（A）（B）（C）（D）解：（1）将圆柱面看成由许多与轴平行的无限长直导线组成，今取位于（即弧长为内的直导线一、半径的无限长半圆柱面，有电流方向图示，求：（1）圆柱轴上一点的，（2）若有一无限长载流直导线置于该轴线上，其单位长度受磁力为多大？计算题其电流为：其在o点的磁场大小为：方向：图示整个半圆柱面电流对O的磁场，由叠加求出由于电流分布的对称，O点矢量在x方向分矢量之和等于零方向：沿oy正方向方向：沿轴ox正方向(方向垂直纸面向里）（2）轴线上，单位长度载流导线受力二、有一长为，电荷线密度为的带电线段，绕垂直轴在水平面内匀角速转动，如图，设点距轴

7、为，角速度求带电线段在点产生的磁感强度和磁矩解：分析运动电荷（电流）激发磁场的计算在线段上取一电荷元（1）取图示坐标圆形电流在点的磁场其相应的电流（2）圆电流的磁矩解：本题属于动生和感生电动势同时存在的情况,即导体在磁场中运动和磁感应强度随时间变化三、图示均匀磁场与导体回路法线的夹角为，磁感应强度（k>0常数）导线长为以速度水平向右运动，求任意时刻感应电动势的大小和方向。设时方法一、分别计算动生和感应电动势动生电动势（设不变）方向：感生电动势（设导线不运动）方向：方向：（顺时针）方法二、应用电磁感应定律求解任一时刻，回路的磁通量其大小为方向：（顺时针

8、）