磁学习题课().ppt
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1、电流及运动电荷的磁场电流及运动电荷的磁场毕毕 萨定律萨定律:叠加原理叠加原理:运动电荷运动电荷:磁场对载流导体及运动电荷的作用磁场对载流导体及运动电荷的作用1.电流元受的安培力电流元受的安培力:线电流受的安培力线电流受的安培力:2.运动电荷受的洛仑兹力运动电荷受的洛仑兹力:3.平面载流线圈的磁矩平面载流线圈的磁矩:4.均匀磁场中载流线圈所受的磁力矩均匀磁场中载流线圈所受的磁力矩:一些基本概念一些基本概念:A.磁化强度矢量磁化强度矢量:B.磁化电流磁化电流:C.磁场强度磁场强度:D.几个物理量之间的关系几个物理量之间的关系:磁介质存在时稳恒磁场的规律磁介质存在时稳恒磁场的规律磁介质存在时的毕磁介
2、质存在时的毕 萨定律萨定律:磁介质存在时稳恒磁场的规律磁介质存在时稳恒磁场的规律三类磁介质特性总结三类磁介质特性总结:顺磁质顺磁质(弱弱)抗磁质抗磁质(弱弱)铁磁质铁磁质(强强)(锰、铝、氧锰、铝、氧)(铜、银、岩盐、氢铜、银、岩盐、氢)(铁、钴、镍铁、钴、镍)-剩磁剩磁.外磁场撤除后外磁场撤除后,外磁场撤除后外磁场撤除后,外磁场撤除后外磁场撤除后,保留部分磁性保留部分磁性.磁性消失磁性消失.磁性消失磁性消失.有分子电流有分子电流,无净分子电流无净分子电流有固有磁矩有固有磁矩.无固有磁矩无固有磁矩电子的自旋磁矩电子的自旋磁矩形成磁畴形成磁畴部分抗磁性部分抗磁性,总效果顺磁性总效果顺磁性.抗磁性
3、抗磁性.顺磁性顺磁性描述磁场性质的两个基本定理描述磁场性质的两个基本定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理:安培环路定理安培环路定理:(无源场无源场)(有旋场有旋场)真空中(特例)真空中(特例)磁介质中(一般)磁介质中(一般)(3)圆形线电流中心轴线上圆形线电流中心轴线上:圆心处圆心处:(4)长直载流螺线管内部长直载流螺线管内部:(5)载流螺绕环内部载流螺绕环内部:(6)长直载流圆柱形导体内部长直载流圆柱形导体内部:(7)无限大平面电流无限大平面电流:(2)无限长直线电流无限长直线电流:几种典型电流的磁场几种典型电流的磁场(1)一段直线电流一段直线电流:外部外部:以上为各电流在真空中以上为各电流在真
4、空中产生的磁场公式,若有产生的磁场公式,若有介质存在时,在介质中介质存在时,在介质中只需只需0计算题类型计算题类型1.求磁感强度求磁感强度:A.毕毕萨定律及叠加原理萨定律及叠加原理B.安培环路定理安培环路定理2.求安培力,磁力矩求安培力,磁力矩:3.求有介质时的磁场强度及磁感强度求有介质时的磁场强度及磁感强度例题例题1.如图所示,载有电流如图所示,载有电流I1和和I2的长直导线的长直导线ab和和cd相互平行,相互平行,相距为相距为3r,今有载有电流,今有载有电流I3的导线的导线MN=r,水平放置,且其两,水平放置,且其两端端MN分别与分别与I1、I2的距离都是的距离都是r,ab、cd和和MN共
5、面,求导线共面,求导线MN所受的磁力大小和方向所受的磁力大小和方向解:解:载载流流导线导线MN上任一点上任一点处处的磁感的磁感强强度大小度大小为为:MN上上电电流元流元I3dx所受磁力:所受磁力:的方向向上的方向向上 的方向向下,的方向向下,例题例题2.半径为半径为 R 的半圆线圈的半圆线圈 ACD 通有电流通有电流 I2 ,置于电,置于电 流流为为 I1 的无限长直线电流的磁场中,直线电流的无限长直线电流的磁场中,直线电流 I1 恰过半圆恰过半圆的直径,两导线互相绝缘。求半圆线圈受到长直线电流的直径,两导线互相绝缘。求半圆线圈受到长直线电流 I1 的磁力。的磁力。解:取坐标如图。长直线电流在
6、半圆线解:取坐标如图。长直线电流在半圆线 圈处产生的磁感应强度大小为:圈处产生的磁感应强度大小为:方向:方向:半圆线圈上半圆线圈上d l 线电流所受的磁力大小:线电流所受的磁力大小:方向如图。方向如图。由对称性知:由对称性知:半圆线圈所受半圆线圈所受I 1 的磁力大小为:的磁力大小为:方向沿方向沿 x 轴正向。轴正向。2一运动电荷一运动电荷q,质量为,质量为m,进入均匀磁场中,进入均匀磁场中,(A)其动能改变,动量不变其动能改变,动量不变 (B)其动能和动量都改变其动能和动量都改变 (C)其动能不变,动量改变其动能不变,动量改变 (D)其动能、动量都不变其动能、动量都不变1.关关于于稳稳恒恒磁
7、磁场场的的磁磁场场强强度度 的的下下列列几几种种说说法法中中哪哪个个是是正确的正确的?(A)仅与传导电流有关仅与传导电流有关 (B)若闭合曲线内没有包围传导电流,则曲线上各)若闭合曲线内没有包围传导电流,则曲线上各 点的点的 必为零必为零 (C)若闭合曲线上各点)若闭合曲线上各点 均为零,则该曲线所包均为零,则该曲线所包 围传导电流的代数和为零围传导电流的代数和为零 (D)以闭合曲线)以闭合曲线L为边缘的任意曲面的为边缘的任意曲面的 通量均相通量均相 等等选选 择择 题题3、有一无限长通电流的扁平铜片,宽度为、有一无限长通电流的扁平铜片,宽度为a,厚度不,厚度不计,电流在铜计,电流在铜 片上均
8、匀分布。在铜片外与铜片共面、片上均匀分布。在铜片外与铜片共面、离铜片右边缘为离铜片右边缘为b处的处的p点(如图)的磁感应强度的大点(如图)的磁感应强度的大小为:小为:IaPb4、无限长直导线在、无限长直导线在P处弯成半径为处弯成半径为R的圆,当通以电流的圆,当通以电流I时,则在时,则在 圆心圆心O点的磁感应强度大小等于点的磁感应强度大小等于5、在磁感强度为、在磁感强度为 的均匀磁场中作一半径为的均匀磁场中作一半径为r的半的半球面球面S,S边线所在平面的法线方向单位矢量与磁场边线所在平面的法线方向单位矢量与磁场的夹角为的夹角为a,则通过半球面,则通过半球面S的磁通量(取弯面向的磁通量(取弯面向外
9、为正)为外为正)为 (A)p pr2B (B)2 p pr2B (C)-p pr2Bsina a (D)-p pr2Bcosa a 6如如图图,长长载载流流导导线线ab和和cd相相互互垂垂直直,它它们们相相距距l,ab固固定定不不动动,cd能能绕绕中中点点O转转动动,并并能能靠靠近近或或离离开开ab当当电电流流方方向向如图所示时,导线如图所示时,导线cd将将 (A)顺时针转动同时离开顺时针转动同时离开ab (B)顺时针转动同时靠近顺时针转动同时靠近ab (C)逆时针转动同时离开逆时针转动同时离开ab (D)逆时针转动同时靠近逆时针转动同时靠近ab 7在在图图(a)和和(b)中中各各有有一一半半
10、径径相相同同的的圆圆形形回回路路L1、L2,圆圆周周内内有有电电流流I1、I2,其其分分布布相相同同,且且均均在在真真空空中中,但但在在(b)图图中中L2回回路路外有电流外有电流I3,P1、P2为两圆形回路上的对应点,则:为两圆形回路上的对应点,则:(A)(B)(C)(D)8如如图图,在在一一圆圆形形电电流流I 所所在在的的平平面面内内,选选取取一一个个同同心心圆圆形形闭闭合合回回路路L,则由安培环路定理可知则由安培环路定理可知 (A)且环路上任意一点且环路上任意一点 B0 (B)且环路上任意一点且环路上任意一点 (C)且环路上任意一点且环路上任意一点 (D)且环路上任意一点且环路上任意一点B
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