大学物理-稳恒磁场习题课ppt课件.ppt

《大学物理-稳恒磁场习题课ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、稳恒磁场习题课一.本章主要内容回顾1.电流强度、电流密度2.电动势3.磁通量(为非静电场强)4.磁场的计算1)毕奥---萨伐尔定理2)电流产生磁场微观叠加场叠加3)安培环路定理4)运动电荷产生的磁场5.磁场方程1)磁场高斯定理(稳恒磁场无源)2)安培环路定理(稳恒磁场有旋)6.载流线圈的磁矩7.电磁相互作用1)安培定律2)磁场对载流导线的安培力3)磁场对载流线圈的作用力矩4)磁场对运动电荷的洛仑兹力5)磁力作功8.霍耳电压1.直电流的磁场+aP无限长载流直导线半无限长载流直导线直导线延长线上本章一些重要的结论2.圆电流轴线上某点的磁场

2、方向：右手螺旋法则大小：(1)载流圆环圆心处的圆心角(2)载流圆弧圆心角RxIPx3.长直载流螺线管5.环行载流螺线管4.无限大载流导体薄板板上下两侧为均匀磁场.........电场、磁场中典型结论的比较外内内外长直圆柱面电荷均匀分布电流均匀分布长直圆柱体长直线静电场磁场比较磁场没有保守性，它是非保守场，或无势场电场有保守性，它是保守场，或有势场电力线起于正电荷、止于负电荷。静电场是有源场磁力线闭合、无自由磁荷磁场是无源场磁偶极子电偶极子S类比在轴延长线上某点解:在abcd内任取一面积元dS=l1dx,在此面积元内磁感应强度可看作常量

3、.方向垂直于纸面向里二.典型例题例1.一无限长直导线通有电流I,求通过矩形线框abcd(与直导线共面)的磁通量.例2.真空中一无限长载流直导线LL在A点处折成直角,在LAL平面内,求R、S两点出的磁感应强度的大小.解:对于R点,LA的两端相对于R点所对应的所以LA在R点的磁感应强度B1的大小为AL两端相对于R点所对应的AL在R点的磁感应强度大小为故R点的磁感应强度大小为对于S点:LA在S点产生的磁感应强度LA两端相对于S点所对应的AL两端相对于S点所对应的AL在S点产生的磁感应强度S点磁感应强度例3.两根导线沿半径方向引到

4、铁环上的A、B两点,并在很远处与电源相连,求环中心的磁感应强度.解:O点的磁感应强度为1、2、3、4、5段载流导线在O点产生的磁感应强度的矢量和.O点在3和4的延长线上,5离O点可看作无限远,故:设1圆弧弧长l1,2圆弧弧长l2,圆的周长为l故设为导线电阻率,S为截面积R1、R2分别为1导线和2导线的电阻,显然I1R1=I2R2=VAB,因此B0=0一根外半径为R1的无限长圆柱形导体管,管内空心部分的半径为R2,空心部分的轴与圆柱的轴相平行但不重合,两轴间距离为a(a>R2),现有电流I沿导体管流动,电流均匀分布在管的横截面上,方向

5、与管轴平行.例4.1)圆柱轴线上的磁感应强度的大小.2)空心部分轴线上的磁感应强度的大小.求:由于空心部分的存在,磁场的柱对称性被破坏,因而此题解法需用填补法.(应保持原有的电流密度不变.)以电流I'填满空心部分然后再用-I'填一次,以抵消第一次填补的影响,因而整个磁场相当于与一个大的圆柱电流和一个半径为R2的反向圆柱电流-I'产生的磁场的叠加.解:大圆柱电流在轴线O上产生的磁场为零小圆柱电流在轴线O上产生的磁感应强度为即2)空心部分轴线上磁感应强度B0'小圆柱电流在自身轴线上产生磁场为零大圆柱电流在O'出产生的磁感应强度为即1)圆柱

6、轴线上的磁感应强度B0一根很长的同轴电缆,由一导体圆柱(半径为a)和一同轴的导体管(内、外半径分别为b、c)构成,使用时,电流I从一导体流出去,从另一导体流回.设电流都是均匀地分布在导体横截面上。例5求:空间各点处磁感应强度大小的分布。解:根据安培环路定理1）rc4)例6发电厂的汇流条是两条L=3.0m的平行铜棒.它们相距a=0.5m,接通电路时,棒中电流是I=10000A,问此时汇流棒之间的相互作用力多大.电流元dx所受安培力为解:取如图示坐标.在汇流棒2上任取一电流元dx,其中B为1在dx处产生

7、的磁感应强度方向向左其中所有df方向相同(向左)故积分,以L=3m，I=10000A,a=0.5m代入,得f=102N讨论:若磁场感应强度按计算f=?试比较两者的误差一塑料薄圆盘,半径为R,电荷q均匀分布于表面,圆盘绕通过盘心垂直面的轴匀速转动,角速度例7求2)圆盘的磁矩;3)若此圆盘处在水平向右的匀强磁场B中,1)圆盘中心处的磁感应强度;求该圆盘所受的磁力矩.q其方向与半径垂直,所以旋转的细环在盘心O的磁感应强度为解:(1)求圆盘中心的磁感应强度可用两种方法求解.方法1:根据运动电荷的磁场公式求解=q/R2在圆盘上任取一半径为

8、r,宽为dr的细环,所取细环上的电荷运动速度相同,均为(方向垂直盘面向外)由于各细环在O处的磁感应强度方向相同,所以(方向垂直盘面向外)其中在O处的磁感应强度(方向垂直盘面向外)积分结果与方法1相同.用圆电流公式计算.圆