2022-2023学年高二物理竞赛课件：电磁场的相对性变换

电磁场的相对性变换 电磁场的相对性变换 问题：①静止是相对的；在一个参考系中是静止的， 换在另一个参考系中则是运动的。 ②静电荷只产生静电场，运动电荷即产生电场，又产生磁场。在不同的惯性参考系中如何换算？ 一、非相对论条件下的点电荷的电、磁场 静止点电荷 的电场 点电荷 以速度 相对于观察者运动，其产生的磁场为 电磁场的洛仑兹变换 ⒈电荷的相对论不变性 实验表明：系统所带的电量是不随运动状态 的改变而改变。 证据一：质子所带正电量与电子所带负电量 的精确相等。 如氢分子与氦原子结构不同，但精确电中性。 对任一形状的线圈都成立 稳定平衡 非稳定平衡 解 可将圆盘分为无限多个圆环积分。 由M= pmBsin ，任一圆环所受的磁力矩为  R r dr dI 例 半径为R的圆盘,带有正电荷,其电荷面密度 =kr, k是常数, r 为圆盘上一点到圆心的距离,圆盘放在一均匀磁场 中,其法线方向与 垂直。当圆盘以角速度 绕过盘心o点,且垂直于圆盘平面的轴作逆时针旋转时,求圆盘所受磁力矩的大小和方向。 o 圆盘所受的磁力矩为 由 可知， 的方向垂直 向上。 在非均匀磁场中: 一般地，在非均匀磁场中线圈所受合力及合力矩不为零。 分解为 如图 由对称性可知： 结论：即有平动又有转动 磁力的功 1、载流导线在磁场中运动时磁力所做的功 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2、载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功 . + . 例、边长为l 的正三角形线圈放在磁感应强度为B 的均匀磁场中，如图所示，线圈中通有电流I 。求： （1）线圈每边所受的安培力； （2）对 轴的磁力矩； （3）从所在位置转到线圈平面与磁场垂直时磁力所做的功。 解：（1） 对ab边 同理： 方向: 方向: （2） 方向: 方向:平行于 轴向上。 （3） 解 (1) 由M=pmBsin，得 M=Iab J=M/β=2.16×10-3 (kg.m2) (2)磁力所作的功为 = IabBsin60º B sin(90º- )  B x y z o a b I 例. 一矩形线圈边长分别为a=10cm和b=5cm,导线中电流为I=2A,此线圈可绕在y轴上的一边转动,如图所示。当加上B=0.5 i (T)的均匀外磁场(B与线圈平面成=30º角)时,线圈的角加速度为β=2rad/s2, 求:(1)线圈对oy轴的转动惯量J=? (2)线圈平面由初始位置转到与B垂直时磁力所作的功。 $