哈工大大学物理第11章 磁介质(大物2)
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第十一章:恒定电流的磁场习题解答1.题号:40941001分值:10分如下图所示,是一段通有电流I 的圆弧形导线,它的半径为R ,对圆心的张角为θ。
求该圆弧形电流所激发的在圆心O 处的磁感强度。
解答及评分标准:在圆弧形电流中取一电流元l Id (1分),则该电流元l Id 在圆心处的磁感强度为:θπμπμd R I RIdl dB 490sin 40020==(2分) 其中θRd dl =则整段电流在圆心处的磁感强度为:θπμθπμθRI d R I dB B 44000===⎰⎰(2分)2.题号:40941002分值:10分一无限长的载流导线中部被弯成圆弧形,如图所示,圆弧形半径为cm R 3=,导线中的电流为A I 2=。
求圆弧形中心O 点的磁感应强度。
解答及评分标准:两根半无限长直电流在O 点的磁感应强度方向同为垂直图面向外,大小相等,以垂直图面向里为正向,叠加后得RI R I B πμπμ242001-=∙-= (3分) 圆弧形导线在O 点产生的磁感应强度方向垂直图面向里,大小为RI R I B 83432002μμ==(3分) 二者叠加后得 T RI R I B B B 500121081.1283-⨯=-=+=πμμ (3分) 方向垂直图面向里。
(1分)3.题号:40941003分值:10分难度系数等级:1一段导线先弯成图(a )所示形状,然后将同样长的导线再弯成图(b )所示形状。
在导线通以电流I 后,求两个图形中P 点的磁感应强度之比。
(a ) (b )解答及评分标准:图中(a )可分解为5段电流。
处于同一直线的两段电流对P 点的磁感应强度为零,其他三段在P 点的磁感应强度方向相同。
长为l 的两段在P 点的磁感应强度为 lI B πμ4201= (2分) 长为2l 的一段在P 点的磁感应强度为 l I B πμ4202=(2分) 所以lI B B B πμ22012=+= (2分) 图(b )中可分解为3段电流。
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物理第十一章知识点篇一一、磁通量:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度B和平面面积S的乘积叫磁通量;1、计算式:φ=BS(B⊥S)2、推论:B不垂直S时,φ=BSsinθ3、磁通量的国际单位:韦伯,wb;4、磁通量与穿过闭合回路的磁感线条数成正比;5磁通量是标量,但有正负之分;二、电磁感应:穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生,这种现象叫电磁感应现象,产生的电流叫感应电流;注:判断有无感应电流的方法:1、闭合回路;2、磁通量发生变化;三、感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势;四、磁通量的变化率:等于磁通量的变化量和所用时间的比值;△φ/t1、磁通量的变化率是表示磁通量的变化快慢的物理量;2、磁通量的变化率由磁通量的变化量和时间共同决定;3、磁通量变化率大,感应电动势就大;五、法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比;1、定义式:E=n△φ/△t(只能求平均感应电动势);2、推论;E=xxxxθ(适用导体切割磁感线,求瞬时感应电动势,平均感应电动势)(1)V⊥L,L⊥B,θ为V与B间的夹角;(2)V⊥B,L⊥B,θ为V与L间的夹角(3)V⊥B,L⊥V,θ为B与L间的夹角3、穿过线圈的磁通量大,感应电动势不一定大;4、磁通量的变化量大,感应电动势不一定大;5、有感应电流就一定有感应电动势;有感应电动势,不一定有感应电流;六、右手定则(判断感应电流的方向):伸开右手,让大拇指和其余四指共面、且相互垂直,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导体运动方向,四指指向感应电流的方向;篇二第十一章波动光学本章内容是振动和波动理论在光学中的应用,也是一重点章节。
第11章 电磁感应11.1 基本要求 12别感应电动势的方向。
34567一些简单情况下的磁场能量。
811.2 基本概念 1W qε=23k E :变化的磁场在其周围所激发的电场。
与静电场不同,感生电场的电场线是闭合的,所以感生电场也称有旋电场。
4变化而产生的感应电动势。
5:有使回路保持原有电流不变的性质,是回路本身的“电磁惯性”的量度。
自感系数L ://m L I N I =ψ=Φ 6L ε:当通过回路的电流发生变化时,在自身回路中所产生的感应电动势。
7M :211212M I I ψψ== 812ε:当线圈2的电流2I 发生变化时,在线圈1中所产生的感应电动势。
9m W :贮存在磁场中的能量。
自感贮存磁能:212m W LI =磁能密度m w :单位体积中贮存的磁场能量22111222m B w μH HB μ===10D d d I dt Φ=s d t∂=∂⎰DS ,位移电流并不表示有真实的电荷在空 间移动。
但是,位移电流的量纲和在激发磁场方面的作用与传导电流是一致的。
11d t∂=∂D j 11.3 基本规律 1(1)楞次定律:感生电流的磁场所产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的改变。
楞 次定律是判断感应电流方向的普适定则。
(2)法拉第电磁感应定律:不论什么原因使通过回路的磁通量(或磁链)发生变化,回路 中均有感应电动势产生,其大小与通过该回路的磁通量(或磁链)随时间的变化成正比,即mi d dtεΦ=-2()BBK AAi εd d ==⨯⎰⎰E l v B l ,若0i ε>,则表示电动势方向由A B →;若0i ε<,则表示电动势方向B A →3m K ls i d Φd εd d dtdt =⋅=-=-⎰⎰BE l S (对于导体回路)BK Ai εd =⎰E l (对于一段导体)4L dIεL dt=- 512212d ΨdIεM dt dt=-=- 6sd ⋅⎰D S =0VdV q ρ=⎰l d ⋅⎰E l = - s d t∂⋅∂⎰BS =0sd ⋅⎰B Sc l sd d t ∂⎛⎫⋅=+⋅ ⎪∂⎝⎭⎰⎰D H l j S11.4 学习指导学习法拉第电磁感应定律要注意,公式中的电动势是整个回路的电动势,式中负号是楞 次定律的要求,用以判断电动势的方向。
第11章 稳恒磁场习 题一 选择题11-1 边长为l 的正方形线圈,分别用图11-1中所示的两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方形共面),在这两种情况下,线圈在其中心产生的磁感应强度的大小分别为:[ ](A )10B =,20B =(B )10B =,02IB lπ=(C)01IB lπ=,20B =(D)01I B l π=,02IB lπ= 答案:C解析:有限长直导线在空间激发的磁感应强度大小为012(cos cos )4IB dμθθπ=-,并结合右手螺旋定则判断磁感应强度方向,按照磁场的叠加原理,可计算01IB lπ=,20B =。
故正确答案为(C )。
11-2 两个载有相等电流I 的半径为R 的圆线圈一个处于水平位置,一个处于竖直位置,两个线圈的圆心重合,如图11-2所示,则在圆心O 处的磁感应强度大小为多少? [ ]习题11-1图习题11-2图(A )0 (B )R I 2/0μ (C )R I 2/20μ (D )R I /0μ 答案:C解析:圆线圈在圆心处的磁感应强度大小为120/2B B I R μ==,按照右手螺旋定则判断知1B 和2B 的方向相互垂直,依照磁场的矢量叠加原理,计算可得圆心O处的磁感应强度大小为0/2B I R =。
11-3 如图11-3所示,在均匀磁场B 中,有一个半径为R 的半球面S ,S 边线所在平面的单位法线矢量n 与磁感应强度B 的夹角为α,则通过该半球面的磁通量的大小为[ ](A )B R 2π (B )B R 22π (C )2cos R B πα (D )2sin R B πα 答案:C解析:通过半球面的磁感应线线必通过底面,因此2cos m B S R B παΦ=⋅=。
故正确答案为(C )。
11-4 如图11-4所示,在无限长载流直导线附近作一球形闭合曲面S ,当曲面S 向长直导线靠近时,穿过曲面S 的磁通量Φ何变化?[ ](A )Φ增大,B 也增大 (B )Φ不变,B 也不变 (C )Φ增大,B 不变 (D )Φ不变,B 增大I习题11-4图习题11-3图答案:D解析:根据磁场的高斯定理0SBdS Φ==⎰,通过闭合曲面S 的磁感应强度始终为0,保持不变。