大学物理 稳恒磁场分析.ppt

* 如图所示，有一长为l ，半径为R的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有电流I. 设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度. 例 载流直螺线管内部的磁场. P R × × × × × × × × × × × × × × * * 螺线管可看成圆形电流的组合 P R × × × × × × × × × × × × × × * O 解 由圆形电流磁场公式 * R × × × × × × × × × × × × × × * O * R × × × × × × × × × × × × × × * O * 讨 论 （1）P点位于管内轴线中点 R × × × × × × × × × × × × × × * P 若 * 对于无限长的螺线管 或由 故 R × × × × × × × × × × × × × × * P * （2）半无限长螺线管的一端 比较上述结果可以看出，半“无限长”螺线管轴线上端点的磁感强度只有“无限长”螺线管内轴线中点磁感强度的一半. R × × × × × × × × × × × × × × * P * x B O （3）轴线上磁感强度的分布. 从下图可以看出，密绕载流长直螺线管内轴线中部附近的磁场完全可以视作均匀磁场. * (非相对论条件下、运动电荷的电场与磁场) 如图，若带电粒子（即电荷）的定向运动速度为v,设导线截面为s， 带电粒子数密度为n，则在dt时间内过截面s的带电粒子数 已知由电流元激发的磁场为 15.4、运动电荷的电磁场 ＋ Ｉ Ｉ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ * 若每个载流子的电荷为q，则dt时间内通过s截面的电量 于是在电流元中的电流强度为 若把电流元Idl所激发的磁场，看成由dN个载流子（运动电荷）激发而成，则 * 电荷q相对观察者以速度v运动、若vc,则单个运动电荷在空间A点所激发的磁场为 * 例9-3 求氢原子中作轨道运动的电子产生的磁场强度和电子的轨道磁矩。 B的方向垂直纸面向内。 磁矩： ? ? ??? · 解 * 15.5　安培环路定理 一、? 安培环路定理 （The magnetic field of steady current; Ampere’s law） 在静电场中 那么在稳恒磁场中 1、安培环路定理： 磁感强度B沿任一闭合回路l的线积分，等于穿过以l为周界所围面积的电流的代数和的?0倍 ,即 B的环流不为零，说明磁场是非保守场，是有旋场。 * 在垂直于导线的平面上任取一包围电流的闭合曲线 l ２，在无限长直线电流磁场情况下验证安培环路定理 ? 俯视放大图 ? I * 当回路不包围电流时用同样方法可以证明，B在该回路上的线积分为零。 可见，线积分与回路包围的电流有关，与回路的形状无关。 ? * （1）电流正、负号的规定：I与L成右螺旋为正，反之为负 右图，I1与L的绕向成右螺旋关系取正号、I2、I3与L的绕向成左螺旋关系取负号，I4、I5没有穿过L 、对B的环路积分没有贡献。 I0 I L I0 I L I * 首 页 上 页 下 页 退 出 第15章 稳恒磁场 主要内容 磁力与电荷的运动 磁场与磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律 匀速运动点电荷的磁场 安培环路定理 利用安培环路定理求磁场分布 与变化电场相联系的磁场 电场和磁场的相对性和统一性 * 教学基本要求 １ 掌握描述磁场的物理量——磁感强度的概念，理解它是矢量点函数. ２ 理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度. ３ 理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理. 理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法. * 一、 基本磁现象 1、自然磁现象 ☆磁性：具有能吸引铁磁物资(Fe、Co、Ni）的一种特性。 ☆磁体：具有磁性的物体 ☆磁极：磁性集中的区域 ☆地磁：地球是一个大磁体。 磁极不能分离，（正负电荷可以分离开） 15.1 磁力与电荷的运动 * 地核每400年比地壳多转一周 地壳 地核 地幔 N S 地球的磁极每隔几千年会发生颠倒 * ２、 磁现象起源于运动电荷 I 后来人们还发现磁电联系的例子有： 磁体对载流导线的作用； 通电螺