电磁学新概念物理教程(赵凯华)第二章习题课

精心整理第一章 静电场§1.1静电的基本现象和基本规律思考题：1、 给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，2、答：3、 §1.2思考题：1、 2、 荷量q0答：q03、 4、 答：由对称性可知，圆环中心处电场强度为零。

轴线上场强方向沿轴线。

当带电为正时，沿轴线向外；当带电为负时，沿轴线向内，-----------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.3高斯定理思考题：1、 一般地说，电力线代表点电荷在电场中运动的轨迹吗？为什么？答：一般情况下，电力线不代表点电荷在电场中运动的轨迹。

因为电力线一般是曲线，若电荷沿电力线作曲线运动，应有法向力存在；但电力线上各点场强只沿切线方向，运动电荷必定偏离弯曲的电力线。

仅当电力线是直线，且不考虑重力影响时，初速度为零的点电荷才能沿着电力线运动。

若考虑重力影响时，静止的点电荷只能沿竖直方向电力线运动。

2、 空间里的电力线为什么不相交？答：电力线上任一点的切线方向即为该点场强方向。

如果空间某点有几条电力线相交，过交点对每条电力线都可作一条切线，则交点处的场强方向不唯一，这与电场中任一点场强有确定方向相矛盾。

3、一个点电荷q放在球形高斯面的中心处，试问在下列情况下，穿过这高斯面的电通量是否改变？（1）如果第二个点电荷放在高斯球面外附近；（2）如果第二个点电荷放在高斯球面内；（3）如果将原来的点电荷移离了高斯球面的球心，但仍在高斯球面内。

第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。

你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。

你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。

然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。

本方法不要求两球大小相等。

因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。

2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。

试解释之。

答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。

但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。

3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。

戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果？答：人体是导体。

当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。

戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。

计算题：1、真空中两个点电荷q1=1.0×10-10C，q2=1.0×10-11C，相距100mm，求q1受的力。

解：2、真空中两个点电荷q与Q，相距5.0mm,吸引力为40达因。

已知q=1.2×10-6C,求Q。

解：1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿3、为了得到一库仑电量大小的概念，试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。

解：4、氢原子由一个质子（即氢原子核）和一个电子组成。

根据经典模型，在正常状态下，电子绕核作圆周运动，轨道半径是r=5.29×10-11m。

已知质子质量M=1.67×10-27kg，电子质量m=9.11×10-31kg。

电磁学第四版赵凯华习题答案解析第一章：电磁现象和电磁场基本定律
1. 问题：什么是电磁学？
答案：电磁学是研究电荷和电流相互作用所产生的现象和规律的科学。

2. 问题：什么是电磁场？
答案：电磁场是指由电荷和电流引起的空间中存在的物理场。

3. 问题：什么是电场？
答案：电场是指电荷在周围空间中所产生的物理场。

4. 问题：什么是磁场？
答案：磁场是指电流或磁体在周围空间中所产生的物理场。

5. 问题：电磁场有哪些基本定律？
答案：电磁场的基本定律有高斯定律、安培定律、法拉第定律和麦克斯韦方程组。

第二章：静电场
1. 问题：什么是静电场？
答案：静电场是指电荷分布不随时间变化的电场。

2. 问题：什么是电势？
答案：电势是指单位正电荷在电场中所具有的能量。

3. 问题：什么是电势差？
答案：电势差是指在电场中从一个点到另一个点所需做的功。

4. 问题：什么是电势能？
答案：电势能是指带电粒子在电场中由于位置改变而具有的能量。

5. 问题：什么是电容？
答案：电容是指导体上带电量与导体电势差之间的比值。

以上是电磁学第四版赵凯华习题的部分答案解析。

详细的解析请参考教材。

1第一章1-1 已知质点沿x 轴周期性运动，选取某种单位时其坐标x 和t 的数值关系为x=3sint,求t=0,3,6,9,12s 时质点6π的位移、速度和加速度。

解：位移x=x(t)-x(0)=3sint,速度v=，加速度，对于不同的Δ6πt dt dx 6cos 2ππ=t dt dv a 6sin 122ππ-==时刻，相应的x 、v 、a 值见下表（长度单位设为米）：Δt(s)x(m)Δv(m/s)a(m/s 2)π/2332－π2/126－π/209-3π2/1212π/201-2 已知质点位矢随时间变化的函数形式为=R(+)rt ωcos i t ωsin j 求：（1）质点轨迹，（2）速度和加速度，并证明其加速度总指向一点解：（1）x =R ，y=R ，x 2+y 2=R 2，t ωcos t ωsin ∴质点轨迹是圆心在原点的圆)cos sin (j t i t R dt r d v ωωω+-==（2）方向恒指向圆心r j t i t R dtv d a 22)sin (cos ωωωω-=+-==1-3 在一定单位制下质点位矢随时间变化的函数数值形式为jt i t r )32(42++=求（1）质点轨迹，（2）从t=0到t=1的位移，（3）t=0和t=1两时刻的速度和加速度。

解:（1）x=4t 2, y=2t+3, x=(y-3)2故x ≥0，y ≥3，质点轨迹为抛物线的一段（见右图）（2）,24)0()1(Δ,54)1(,3)0j i r r r j i r j r+=-=+==大小为=。

与x 轴夹角r Δm 522422=+︒==-6.26421tg θ（3）方向沿x 轴正向，大小为2/88,28s m a a i dtv d a j i t dt r d v ==⋅==+== j v 2)0(=，方向沿y 轴正向；s m v v /2)0()0(== ,28)1(j i v+=2方向：与x 轴夹角︒==-14821tg a1-4 站台上一观察者，在火车开动时站在第一节车厢的最前端，第一节车厢在=4.0s 内从他身旁驶过。

新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)课后答案下载新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)内容提要章静电场恒定电流场1.静电的基本现象和基本规律1.1 两种电荷1.2 静电感应电荷守恒定律1.3 导体、绝缘体和半导体1.4 物质的电结构1.5 库仑定律2.电场电场强度2.1 电场2.2 电场强度矢量E2.3 电场线2.4 电场强度叠加原理2.5 电荷的连续分布2.6 带电体在电场中受的力及其运动2.7 场的概念3.高斯定理3.1 立体角3.2 电通量3.3 高斯定理的表述及证明3.4 球对称的电场3.5 轴对称的电场3.6 无限大带电平面的电场3.7 从高斯定理看电场线的性质4.电势及其梯度4.1 静电场力所作的功与路径无关 4.2 电势与电势差4.3 电势叠加原理4.4 等势面4.5 电势的梯度4.6 电偶极层5.静电场中的导体5.1 导体的平衡条件5.2 导体上的电荷分布5.3 导体壳(腔内无带电体情形)5.4 导体壳(腔内有带电体情形)6.静电能6.1 点电荷之间的.相互作用能 6.2 电荷连续分布情形的静电能6.3 电荷在外电场中的能量7.电容和电容器7.1 孤立导体的电容7.2 电容器及其电容7.3 电容器储能(电能)8.静电场边值问题的性定理8.1 问题的提出8.2 几个引理8.3 叠加原理8.4 性定理8.5 静电屏蔽8.6 电像法9.恒定电流场9.1 电流密度矢量9.2 欧姆定律的微分形式9.3 电流的连续方程9.4 两种导体分界面上的边界条件 9.5 电流线在导体界面上的折射9.6 非静电力与电动势9.7 恒定电场对电流分布的调节作用 __提要思考题习题第二章恒磁场1.磁的基本现象和基本规律1.1 磁的库仑定律1.2 电流的磁效应1.3 安培定律1.4 电流单位——安培2.磁感应强度毕奥-萨伐尔定律2.1 磁感应强度矢量B2.2 毕奥-萨伐尔定律2.3 载流直导线的磁场2.4 载流圆线圈轴线上的磁场2.5 载有环向电流的圆筒在轴线上产生的磁场3.安培环路定理3.1 载流线圈与磁偶极层的等价性3.2 安培环路定理的表述和证明3.3 磁感应强度B是轴矢量3.4 安培环路定理应用举例4.磁场的“高斯定理”磁矢势4.1 磁场的“高斯定理”4.2 磁矢势5.磁场对载流导线的作用5.1 安培力5.2 平行无限长直导线间的相互作用5.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受力矩5.4 载流线圈的磁矩5.5 磁偶极子与载流线圈的等价性5.6 直流电动机基本原理5.7 电流计线圈所受磁偏转力矩6.带电粒子在磁场中的运动6.1 洛伦兹力6.2 洛伦兹力与安培力的关系6.3 带电粒子在均匀磁场中的运动6.4 荷质比的测定6.5 回旋加速器的基本原理6.6 霍耳效应6.7 等离子体的磁约束__提要思考题习题第三章电磁感应电磁场的相对论变换第四章电磁介质第五章电路第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制附录A 矢量的乘积和对称性立体角曲线坐标系附录B 矢量分析提要附录C 二阶常系数微分方程附录D 复数的运算习题答案索引新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)目录本书是面向21世纪课程教材，是已出版的《新概念物理教程电磁学》的修订版。

1.一边长为2a的载流正方形线圈，通有电流I。

试求：(1)轴线上距正方形中心为r0处的磁感应强度；(2) 当a=1.0cm , I=5.0A , r0=0 或10cm时，B等于多少特斯拉？解（1）沿轴向取坐标轴OX，如图所示。

利用一段载流直导线产生磁场的结果，正方形载流线圈每边在点P产生的磁感应强度的大小均为:,式中:由分析可知，4条边在点P的磁感应强度矢量的方向并不相同，其中AB边在P点的B1方向如图所示。

由对称性可知，点P上午B应沿X轴，其大小等于B1在X轴投影的4倍。

设B1与X轴夹角为α则:把r0=10cm , a=1.0cm ,I=5.0A 带入上式，得B=3.9×10-7(T)。

把r0=0cm , a=1.0cm ,I=5.0A 带入上式，得B=2.8×10-7(T)。

可见，正方形载流线圈中心的B要比轴线上的一点大的多。

2. 将一根导线折成正n边形，其外接圆半径为a，设导线栽有电流为I，如图所示。

试求：(1)外接圆中心处磁感应强度B0；(2) 当n→∞时，上述结果如何？解: （1）设正n边形线圈的边长为b，应用有限长载流直导线产生磁场的公式，可知各边在圆心处的感应强度大小相等，方向相同，即：所以，n边形线圈在O点产生的磁感应强度为：因为2θ=2π/n,θ=π/n，故有：由右手法则，B0方向垂直于纸面向外。

（2）当n→∞时，θ变的很小，tanθ≈θ，所以：代入上述结果中，得：此结果相当于一半径为a，载流为I的圆线圈在中心O点产生磁感应强度的结果，这一点在n→∞时，是不难想象的。

3. 如图所示，载流等边三角形线圈ACD，边长为2a，通有电流I。

试求轴线上距中心为r0处的磁感应强度。

解:由图可知，要求场点P的合场强B，先分别求出等边三角形载流线圈三条边P点产生的磁感应强度Bi ，再将三者进行矢量叠加。

由有限长载流导线的磁场公式可知，AC边在P点产生的磁感应强度BAC的大小为：由于⊿ACP为等腰三角形，且PC垂直AC，即：代入上述结果中，得：由右手螺旋定则可知，BAC的方向垂直于ACP平面向外，如图所示。