電介質穩(wěn)恒磁場習題課解讀.ppt

對各向同性電介質 1 理解電位移矢量的定義 內容回顧 靜電場中的介質及電容穩(wěn)恒磁場 2 確切理解有電介質的高斯定理 并能利用它求解有電介質存在時具有一定對稱性的電場問題 平行板電容器 靜電場有電介質時的高斯定理 3 理解電容的定義 掌握計算簡單電容器和電容器組的電容的方法 電容的定義 并聯(lián)電容器組 串聯(lián)電容器組 4 掌握電容器的電能公式并能計算電容器的能量 5 理解電場能量密度的概念并會計算電荷系的靜電能 電容器的能量 電場的能量密度 電荷系的靜電能 畢奧 薩伐爾定律 電流元在空間產生的磁場 真空磁導率 磁場 運動電荷 運動電荷 磁感線 規(guī)定 曲線上每一點的切線方向就是該點的磁感強度B的方向 曲線的疏密程度表示該點的磁感強度B的大小 磁通量 通過某一曲面的磁感線數(shù)為通過此曲面的磁通量 單位 物理意義 通過任意閉合曲面的磁通量必等于零 故磁場是無源的 磁場高斯定理 安培環(huán)路定理 即在真空的穩(wěn)恒磁場中 磁感應強度沿任一閉合路徑的積分的值 等于乘以該閉合路徑所包圍的各電流的代數(shù)和 2 安培環(huán)路定理適用于穩(wěn)定電流 求出的B是總場 包括空間所有電流的貢獻 3 適當選擇環(huán)路 使環(huán)路上各點的B方向都沿環(huán)路切向 大小相等 才能把B提到積分號外 電流分布具有對稱性因而磁場分布具有對稱性 能用安培環(huán)路定理直接求磁場 帶電粒子在磁場中所受的力 洛侖茲力不做功 洛侖茲力 安培環(huán)路定理適用范圍 一類是載流無限長直導線及圓柱 載流導體直圓筒以及同軸組合 另一類是載流細螺繞環(huán)以及載流無限長螺線管軸線上的場 1 回旋半徑和回旋頻率 與不垂直 3 磁聚焦 回旋加速器 1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室 此加速器可將質子和氘核加速到1MeV的能量 為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎 optimumthicknessofmagnetandelectrode 我國于1994年建成的第一臺強流質子加速器 可產生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 思考討論題 1 如圖 在電量為q的點電荷附近 有一細長的圓柱形均勻電介質棒 則由高斯定理 可算出P點的電位移矢量的大小 所以 P點場強大小為 討論以上解法是否正確 為什么 不正確 因為自由電荷是點電荷 介質棒在該電場中極化 極化電荷分布在棒的兩端面上 不是對稱分布 故不能用高斯定理求出D 也求不出E 只有當自由電荷及介質分布有一定的對稱性 應用高斯定理 使面積分中的能以標量形式提出來 即可求出D 另一部分高斯面上 高斯面上處處相等 再由求出E 選取高斯面S的原則 2 電介質在外電場中極化后 兩端出現(xiàn)等量異號電荷 若把它截成兩半后分開 再撤去外電場 問這兩個半截的電介質上是否帶電 為什么 不帶電 因為從電介質極化的微觀機制看有兩類 非極性分子在外電場中沿電場方向產生感應電偶極矩 極性分子在外電場中其固有電偶極矩在該電場作用下沿著外電場方向取向 其在外電場中極化的宏觀效果是一樣的 在電介質的表面上出現(xiàn)的電荷是束縛電荷 這種電荷不象導體中的自由電荷那樣能用傳導的方法引走 當電介質被裁成兩段后撤去電場 極化的電介質又恢復原狀 仍各保持中性 3 當電場強度相同時 電介質內電場能量密度比真空中大 這是為什么 這是由于電介質極化時 表面出現(xiàn)束縛電荷 其附加電場與原電場方向相反 削弱了電介質內部的電場 于是要在電介質中建立起與真空中相同的電場 就需要做更多的功 從而介質內積蓄的電場能量較多 能量密度較大 4 如圖所示 流出紙面的電流為2I 流進紙面的電流為I 則下述各式中正確的是 D 5 圖示為一云室照片的示意圖 顯示一帶電粒子的徑跡 云室內有垂直于紙面向里的磁場 中央部分為一水平放置的鉛板 1 因帶電粒子穿過鉛版將損失一部分動能 試判斷該粒子穿過鉛板的方向 2 試問該粒子所帶電荷是正還是負 2 1932年 美國物理學家安德森 C D Anderson 就是利用這個辦法發(fā)現(xiàn)正電子的 為此他獲得了1936年諾貝爾物理獎 答 1 由a到c 1 掌握應用畢奧 薩伐爾定律和磁場疊加原理求解磁場等問題的方法 2 能夠用已知典型電流的磁場疊加求未知磁場分布 2 無限長細直線電流 1 有限長細直線電流 3 通電流的細圓環(huán)中心 4 通電流的均勻密繞直螺線管軸線上 5 通電流無限長均勻密繞螺線管內 3 掌握安培環(huán)路定理 并會利用該定理計算具有對稱性電流分布的磁場 注意電流的方向與取正負號的關系 4 掌握安培定律及計算載流導線 或載流線圈 在磁場中受力 或力矩 的方法 載流線圈的磁矩 載流線圈受的磁力矩 5 理解