赵凯华-电磁学-第三版-第三章-恒定电流

《电磁学》教案授课教师富笑男职称副教授学历（学位）博士研究生（博士）授课班级06应用物理1、2班计划总学时72 授课学期2007-2008(1)使用教材《电磁学》赵凯华、陈熙谋，2006年12月第二版，高等教育出版社教学要求使学生能比较全面地认识电磁学的基本现象，系统地掌握电磁学的基本概念、基本规律，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础考核办法考试成绩占70 %平时成绩占30 %（平时成绩包括：作业、上课回答问题、小论文等）学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课绪论第一章静电场恒定电流场16 2 第二章恒磁场12 2 第三章电磁感应 5 1 第四章电磁介质14 2 第五章电路7 1 第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制8总复习 2参考资料1.《电磁学》梁灿彬等2004年5月高等教育出版社2.《电磁学》《伯克利物理学教程》第二卷，（美）E.M.珀塞尔著，南开大学物理系译，1979年6月，科学出版社3.《电磁学》，贾起民郑永令等2001年1月高等教育出版社4.《电磁学》，胡友秋，程福臻，刘之景编，1997年3月，高等教育出版社，教学后记1．电磁学教学要适应二十一世纪现代化的需要：根据现代化的需要，把那些学习现代科学技术所需要的电磁学基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，并注意介绍现代科学技术的重要成果。

2．正确处理思想教育和基础知识的关系：电磁学理论与实践的关系是非常密切的。

因此，电磁学教学必须坚持理论联系实际的原则，要通过实验和列举学生熟悉的、容易理解的电磁电现象分析总结出概念和规律的实质。

同时，在理论联系实际中，要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。

在理论联系实践中，还要介绍电磁学在工农业生产和科学技术中的应用，电磁理论发展的前沿知识。

绪论教学基本要求：1.对电磁学研究的对象，发展史做简要介绍，使学生对电磁学学科的研究对象、发展过程、历史地位和作用等有一个基本的概括的了解，形成一个初步的认识。

第三章 稳 恒 电 流§3.1 电流的稳恒条件和导电规律思考题：1、 电流是电荷的流动，在电流密度j ≠0的地方，电荷的体密度ρ是否可能等于0？ 答：可能。

在导体中，电流密度j ≠0的地方虽然有电荷流动，但只要能保证该处单位体积内的正、负电荷数值相等（即无净余电荷），就保证了电荷的体密度ρ＝０。

在稳恒电流情况下，可以做到这一点，条件是导体要均匀，即电导率为一恒量。

2、 关系式U=IR 是否适用于非线性电阻？答：对于非线性电阻，当加在它两端的电位差Ｕ改变时，它的电阻Ｒ要随着Ｕ的改变而变化，不是一个常量，其Ｕ－Ｉ曲线不是直线，欧姆定律不适用。

但是仍可以定义导体的电阻为Ｒ＝Ｕ／Ｉ。

由此，对非线性电阻来说，仍可得到Ｕ＝ＩＲ的关系，这里Ｒ不是常量，所以它不是欧姆定律表达式的形式的变换。

对于非线性电阻，Ｕ、Ｉ、Ｒ三个量是瞬时对应关系。

3、 焦耳定律可写成P=I 2R 和P=U 2/R 两种形式，从前者看热功率P 正比于R ，从后式看热功率反比于R ，究竟哪种说法对？答：两种说法都对，只是各自的条件不同。

前式是在Ｉ一定的条件下成立，如串联电路中各电阻上的热功率与阻值Ｒ成正比；后式是在电压Ｕ一定的条件下成立，如并联电路中各电阻上的热功率与Ｒ成反比。

因此两式并不矛盾。

4、 两个电炉，其标称功率分别为W 1、W 2，已知W 1>W 2，哪个电炉的电阻大？ 答：设电炉的额定电压相同，在Ｕ一定时，Ｗ与Ｒ成反比。

已知W 1>W 2，所以Ｒ1<R 2，5、 电流从铜球顶上一点流进去，从相对的一点流出来，铜球各部分产生的焦耳热的情况是否相同？答：沿电流方向，铜球的截面积不同，因此铜球内电流分布是不均匀的。

各点的热功率密度p=j 2/σ不相等。

6、 在电学实验室中为了避免通过某仪器的电流过大，常在电路中串接一个限流的保护电阻。

附图中保护电阻的接法是否正确？是否应把仪器和保护电阻的位置对调？ 答：可以用图示的方法联接。

1 一根长直导线载有 5.0A 直流电流, 旁边有一个与它共面的矩形线圈l=20cm,a=10cm,b=20cm;线圈共有N=1000 匝,以v=3.0m/s 的速度离开直导线试求线圈中的感应电动势的大小与方向。

解: ABCD, 已知,如图所2. 如图所示,无限长直导线中的电流为I,在它附近有一边长为2a的正方形线圈,可绕其中心轴以匀角速度旋转,转轴与长直导线的距离为b。

试求线圈中的感应电动势面的长方形线圈 ABCD ，长为 l ，宽为（ ）。

试求：（1）穿过回路 ABCD 的磁通量 ；（ 2）回路 ABCD 中的感应电动势3. 如图所示，一无限长的直导线中通有交变电流 ，它旁边有一个与其共解4. 一无限长直导线，通电流为I。

在它旁边放有一矩形金属框，边长分别为a、b，电阻为R，如图所示。

当线圈绕轴转过180o时，试求流过线框截面的感应电量。

解:5. 如图所示为具有相同轴线的两个导线回路，小线圈在大线圈上面x 处，已知大、小线圈半径分别为R、r，且x>> R，故当大线圈中有电流I流动时，小线圈所围面积内（）的磁场可近似视为均匀的。

设大小线圈在同轴情况下，其间距x 以匀速变化。

试求：（1）穿过小线圈的磁通量和x 之间的关系；（2）当x=NR 时（N 为一正数），小线圈内产生的感应电动势；（3）若v>0 ，小线圈内的感应电流的方向。

解:6. 如图所示，在均匀磁场 B 中放一很长的良导体线框，其电阻可忽略。

今在此线框上横跨一长度为l 、质量为m、电阻为R 的导体棒，并让其以初速度运动起来，忽略棒与线框之间的摩擦，试求棒的运动规律。

解:7. 如图所示，在电阻为零，相距为l 的两条平行金属导轨上，平行放置两条质量为m 电阻为R/2 的匀质金属棒AB、CD，他们与导线相垂直，且能沿导轨做无摩擦的滑动。

整个装置水平地置于方向垂直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。

若不考虑感应电流的影响，今对AB 施加一恒力F，使其从静止开始运动起来。

电磁学_赵凯华_教学大纲第1章电磁学教学大纲（包括讲座共60学时）第2章静电场参考学时 10§1 库仑定律扭称实验及其它实验，电力平方反比律?库仑定律的物理内涵库仑定律的成立条件? 电荷守恒定律，电荷的量子性§2 电场电场强度电场，电场强度矢量?场强叠加原理§3 静电场的高斯定理源与旋，通量与环流?静电场的高斯定理§4 静电场的环路定理电势静电场的环路定理?关于静电场高斯定理和环路定理的几点说明?电势?场强与电势的微分关系§5静电场的基本微分方程*讲座：“电力平方反比律的理论与示零实验”；第3章静电场中的导体和电介质参考学时 8§1导体和电介质§2 静电场中的导体导体的静电平衡条件?导体空腔与静电屏蔽导体的静电平衡的基本性质?静电场边值问题的唯一性定理尖端放电及其应用§3电容和电容器孤立导体的电容?电容器及其电容平行板电容器球形电容器同轴柱形电容器分布电容?电容器的串并联§4 电介质极化极化的微观机制?极化的描绘极化强度矢量P和极化电荷q’的关系极化强度矢量P和总电场E的关系——极化规律各向异性电介质铁电体?例题§4有介质时的静电场有介质时的高斯定理电位移矢量?应用例举§5静电场的边界条件D的法向分量连续?E的切向分量连续§5带电体系的静电能带电体系的静电势能?电容器储存的静电能静电场的能量第4章直流电参考学时 4§1电流的连续性方程恒定条件·电流和电流密度矢量·电流的连续性方程恒定条件§2欧姆定律· 欧姆定律（积分形式）·电阻率和电导率·欧姆定律（微分形式）·焦耳定律金属导电的经典微观解释§3 电源和电动势电源的电动势?电源的路端电压电源的功率?直流电路中的静电场的作用?温差电动势§4 直流电路简单电路·复杂电路基尔霍夫定律第5章恒定磁场参考学时 10§1奥斯特实验磁的基本现象?奥斯特实验?相关实验?研究课题§2毕奥-萨伐尔定律毕奥-萨伐尔定律的建立?磁感应强度?载流回路的磁场§3磁场的“高斯定理”和“安培环路定律”磁感应线?磁场的高斯定理?矢势*磁单极* ?安培环路定理§4安培定律安培定律的建立* ?安培定律=毕萨定律+安培力公式磁场对载流线圈的作用，磁矩含讲座：“毕奥－萨筏尔定律、安培定律的示零实验”；§5 洛伦滋力洛仑兹力?带电粒子在均匀电磁场中的运动回旋加速器基本原理?霍耳效应J.J.Thowmson的阴极射线实验，电子的发现?例题含讲座：“带电粒子在电磁场中的运动—磁约束、漂移、寝渐不变量”；第6章磁介质参考学时 4§1“分子电流”模型§2 顺磁质与抗磁质顺磁质?抗磁质§3 磁化规律磁化的描绘?磁化强度矢量M与磁化电流I’的关系? 磁化强度矢量M与总磁感应强度B的关系§4有磁介质存在时的磁场有磁介质存在时的磁高斯定理?有磁介质存在时的安培环路定理?磁介质的磁化规律§4 铁磁质铁磁质的磁化规律?铁磁质磁化机制铁磁材料的分类及其应用§5磁场的边界条件和磁路定理B的法向分量连续?H的切向分量连续磁路定理?磁屏蔽第7章电磁感应参考学时 10§1法拉第电磁感应定律电磁感应现象的发现?法拉第对电磁感应的研究*法拉第电磁感应定律?楞次定律涡电流，电磁阻尼和电磁驱动含讲座：“法拉第电磁感应定律及其定量表达式”；§2动生电动势感生电动势涡旋电场动生电动势?感生电动势，涡旋电场交流发电机原理?电子感应加速器§3自感与互感自感系数与互感系数?自感磁能与互感磁能磁场的能量与能量密度§4暂态过程RL电路的暂态过程?RC电路的暂态过程RLC电路的暂态过程?灵敏电流计讲座：“超导体”；第8章交流电参考学时 8§1交流电概述各种形式的交流电? 简谐交流电的特征量? 几点说明§2交流电路中的基本元件电阻元件?电感元件?电容元件?小结§3 元件的串联、并联——矢量图解法串联电路?并联电路?多个元件的串、并联电路§4 交流电路的复数解法交流电的复数表示法? 串、并联电路的复数解法串、并联电路的应用?复数形式的基尔霍夫定律交流电桥§5 谐振电路串联谐振电路?并联谐振电路Q值的物理意义?谐振电路应用例举§6 交流电功率瞬时功率、平均功率和功率因数?有功电阻与电抗有功电流和无功电流?视在功率和无功功率提高功率因数的意义?提高功率因数的方法§7 变压器简介理想变压器?电压变比公式电流变比公式?阻抗变比公式?功率传输效率§8 三相交流电三相交流电? 相电压、线电压负载的联接?三相电功率第9章麦克斯韦方程组——电磁波参考学时6讲座：“Maxwell电磁理论的建立”§1位移电流电磁场的基本规律?位移电流§2麦克斯韦方程组积分形式?微分形式?边界条件§3电磁波电磁波的产生和传播?赫兹实验电磁波的性质?电磁场的能量与动量电磁波的传输与辐射?电磁理论与时空观狭义相对论的提出?麦克斯韦*。