《大学物理稳恒磁场》课件

大学物理稳恒磁场课程简介课程目标课程内容掌握稳恒磁场的概念和性质，理解磁场的描述方法和磁源课程内容涵盖稳恒磁场的基本概念、磁感应强度和磁感线及其产生磁场，并能够运用相关的物理定律和公式解决实、磁场的描述方法、磁源及其产生磁场、匀强磁场中的力际问题和运动、电磁感应现象、法拉第电磁感应定律等磁场的概念和性质磁场产生磁场方向磁场是由运动的电荷或电流产生的，磁铁也是由于内部的磁场方向可以用磁感线表示，磁感线是假想出来的曲线，电子自旋产生磁场它在空间任何一点的切线方向都代表该点的磁场方向磁感应强度和磁感线磁感应强度磁感线描述磁场强弱的物理量，用B表用来形象地描述磁场方向的曲线示，单位是特斯拉T，磁感线的方向就是该点磁场的方向磁场的描述方法磁感应强度磁感线12矢量，描述磁场对放入其磁场中假想的曲线，其方中的运动电荷的作用力大向在各点都与该点的磁感小和方向应强度方向一致磁通量3磁感线穿过某一面积的总量，表示磁场穿透该面积的程度磁源及其产生磁场电流磁性材料运动的电荷会产生磁场某些材料具有固有的磁性，例如铁、钴、镍变化的电场变化的电场也会产生磁场匀强磁场的特点磁场方向一致磁感应强度大小相等磁感线平行且等距匀强磁场中的力和运动磁力1带电粒子在匀强磁场中运动时，会受到磁力作用运动轨迹2磁力方向垂直于速度方向，导致粒子运动轨迹发生改变运动方向3运动方向会受到磁力影响，发生偏转或曲线运动匀强磁场对带电粒子运动的影响是大学物理的重要内容，涉及磁力、运动轨迹、运动方向等关键概念，需要理解磁场对带电粒子运动的影响，并掌握相关计算公式和分析方法带电粒子在匀强磁场中的运动圆周运动当带电粒子垂直于磁场方向进入匀强磁场时，它会受到洛伦兹力的作用，该力始终垂直于粒子的速度方向，使其做匀速圆周运动螺旋运动当带电粒子以一定角度进入磁场时，它的速度可以分解为平行于磁场方向的分量和垂直于磁场方向的分量平行分量不受磁场影响，而垂直分量导致粒子做圆周运动因此，粒子在磁场中做螺旋运动运动半径带电粒子的运动半径取决于粒子的电荷量、速度、质量和磁场强度洛伦兹力的表达式F=qvBsinθ其中，F为洛伦兹力，q为带电粒子的电荷量，v为带电粒子的速度，B为磁感应强度，θ为速度方向和磁场方向之间的夹角带电粒子在匀强磁场中的运动规律圆周运动带电粒子在匀强磁场中受到洛伦兹力的作用，该力始终垂直于速度方向，导1致粒子做匀速圆周运动半径2圆周运动的半径与粒子的速度、电荷量和磁感应强度有关周期圆周运动的周期与粒子的速度、电荷量和磁感应强度无3关，只与粒子的质量和电荷量有关带电粒子运动在物理中的应用质谱仪回旋加速器质谱仪利用带电粒子在磁场回旋加速器利用带电粒子在中的运动轨迹来测量不同离磁场中做圆周运动的原理，子的质量，在化学分析、生可以加速带电粒子获得高能物研究等领域有广泛应用量，在医学、材料科学等领域有重要应用电子显微镜电子显微镜利用电子束在磁场中的偏转和聚焦原理，可以获得物体微观结构的高分辨率图像，在材料科学、生物学等领域不可或缺磁通量的定义磁通量公式磁通量是用来描述磁场强弱和方向的一个物理量它反映磁通量可以用以下公式计算Φ=B·S，其中B是磁感应强了穿过一个曲面的磁力线的多少度，S是穿过磁场的面积磁通量守恒定律磁通量的变化感应电动势的大小12当穿过闭合回路的磁通量感应电动势的大小与穿过发生变化时，回路中就会回路的磁通量变化率成正产生感应电动势比方向3感应电动势的方向由楞次定律决定，即感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化电磁感应现象法拉第实验磁通量的变化广泛应用迈克尔·法拉第发现，当磁场发生变化电磁感应现象的关键是穿过回路的磁电磁感应是许多现代技术的基石，包时，会产生电流，即电磁感应现象通量发生变化，这会导致回路中产生括发电机、变压器和感应加热感应电流法拉第电磁感应定律磁通量变化感应电动势大小当穿过闭合电路的磁通量发感应电动势的大小与磁通量生变化时，电路中就会产生变化率成正比感应电动势感应电流方向感应电流的方向总是阻碍引起它产生的磁通量变化浴旋电场和感应电动势涡旋电场1由变化的磁场产生的非静电力场，其电场线是闭合的，方向与磁场变化方向有关感应电动势2涡旋电场对闭合回路中自由电荷做的功，是用来衡量感应电流大小的物理量法拉第电磁感应定律3感应电动势的大小等于穿过闭合回路的磁通量变化率的负值，即E=-dΦ/dt法拉第电磁感应定律的应用发电机变压器电磁炉利用磁场切割线圈产生感应电流，将利用磁场变化产生感应电流，改变电利用高频电磁场感应电流，产生热量机械能转化为电能压进行加热自感和互感自感是指电路中电流变化时，电互感是指两个电路中的电流变化路本身产生的磁场变化又反过来时，其中一个电路产生的磁场变影响电路自身电流的变化现象化会反过来影响另一个电路的电流变化现象自感和互感在电路中的作用自感互感自感是指线圈中电流发生变化时，线圈本身产生的磁场变化互感是指两个线圈相互靠近，其中一个线圈中电流变化时，会反过来影响线圈中电流变化的现象会在线圈中产生感应电动势，影响另一个线圈中电流变化的现象电磁感应在电力系统中的应用发电机变压器感应电机123电磁感应是发电机工作的核心变压器利用电磁感应原理改变感应电机利用电磁感应原理，原理，利用线圈在磁场中旋转电压，实现电力传输的效率和将电能转换为机械能，广泛应产生的感应电动势发电安全用于工业生产和日常生活中交变电场的产生变化的磁场1电磁感应现象揭示了变化的磁场会产生电场电场变化2电场变化的性质和方向取决于磁场变化交变电场3当磁场以周期性变化时，产生的电场也呈现交变性质交变电场在实际应用中具有重要意义，例如电力传输、无线电通信等交变电磁场的基本特点周期性变化电磁波传播交变电磁场的大小和方向随交变电磁场以电磁波的形式时间周期性变化传播能量传递交变电磁场可以传递能量，例如无线电波交变电流的产生和特性产生特性12利用电磁感应原理，当导交变电流的方向和大小会体在磁场中运动或磁场变随时间周期性变化，主要化时，导体中会产生感应特性包括频率、周期、有电流，而交变电流就是由效值、峰值等导体在磁场中旋转产生的感应电流应用3交变电流是现代社会的主要能源形式，广泛应用于电力系统、家用电器、工业生产等领域电磁能量的产生和传输电磁能量可以通过发电机、太阳电磁能量可以通过电线、光纤等能电池板等装置产生媒介进行传输变压器可以改变电磁能量的电压和电流，以便更有效地传输电磁波的发射和传播产生电磁波传播特性应用加速运动的带电粒子可以产生电磁波电磁波在真空中以光速传播，并且可电磁波在通信、医疗、工业等领域有例如，无线电发射天线中的振荡电以穿透各种介质，如空气、水和玻璃着广泛的应用，例如无线电、微波炉流会产生无线电波和医疗影像电磁波在生活中的应用移动通信微波炉无线网络医疗诊断电磁波在移动通信领域起着微波炉利用电磁波加热食物无线网络利用电磁波传输数电磁波在医疗领域广泛应用关键作用，使人们能够进行，方便快捷，成为现代家庭据，为人们提供便捷的网络，如X射线、CT扫描、核磁无线通话和数据传输必备电器连接方式共振等电磁理论的发展早期探索经典电磁理论现代电磁理论早在公元前600年，古希腊人就19世纪，法拉第、麦克斯韦等科20世纪，量子力学和相对论的引发现了磁石的性质，并将其用于学家的研究奠定了经典电磁理论入，对电磁理论进行了修正和扩导航的基础展课程总结回顾知识理解应用12本课程讲解了稳恒磁场的重点介绍了带电粒子在磁基本概念、性质和规律场中的运动规律，以及电磁感应现象及其应用拓展视野3希望通过学习，能够对电磁学领域有更深入的了解，并为今后的学习打下坚实基础。