第十五章-.2、3、4.ppt

□19世纪20年代前，磁和电是独立发展的，揭示了电现象与磁 现象的联系，宣告电磁学作为一个统一学科的诞生，此后迎 来了电磁学蓬勃发展的高潮。 第二节 磁场 磁 感 应 强 度 第三节 毕奥－萨伐尔定律 一、毕奥—萨伐尔定律： 说明 二、毕奥—萨伐尔定律的应用： 三、磁偶极矩： 四、运动电荷的磁场： 第四节 磁场中的高斯定律 二、磁通量： 三、磁场的高斯定理： S dS θ 通过磁场中某曲面的磁感线数目称为通过此面的磁通量，用ΦB表示。 通过曲面S的磁通量： 对闭合曲面： 规定：闭合曲面上单位正法线矢量由里指向外。 磁感线从曲面内穿出时，磁通量为正(θπ/2, cosθ0) 磁感线从曲面外穿入时，磁通量为负(θπ/2, cosθ0 1、定义 2、磁通量的计算 * 奥斯特实验（1820年） N S I 在载流导线附近的小磁针会发生偏转 电流的磁效应 电流的磁效应 □奥斯特,丹麦物理学家 Hans Christian Oersted深受康德哲学关 于“自然力”统一观点的影响，试图找出电、磁之间的关系 N S 爱因斯坦指出： “提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。” William Gilbert（威廉·吉尔伯特，公元1540年－1603年），英国伊丽莎白女王的御医、英国皇家科学院物理学家。主要在电学和磁力学方面有很大贡献。 威廉·吉尔伯特1540年5月24日生于英国科尔切斯特（Colchester），1569年获得剑桥大学医学博士学位。吉尔伯特起先研究化学，1580年前后开始对磁学和电学发生兴趣。1600年出版了《磁石论》是物理学史上第一部系统阐述磁学的科学专著。 伽利略称它“伟大到令人妒忌的程度”。1601年担任御医。1603年在伦敦逝世。 吉尔伯特按照马里古特的办法，制成球状磁石，取名为“小地球”，在球面上用罗盘针和粉笔划出了磁子午线。他证明诺曼所发现的下倾现象也在这种球状磁石上表现出来，在球面上罗盘磁针也会下倾。他还证明表面不规则的磁石球，其磁子午线也是不规则的，由此认为罗盘针在地球上和正北方的偏离是由陆地所致。他发现两极装上铁帽的磁石，磁力大大增加，他还研究了某一给定的铁块同磁石的大小和它的吸引力的关系，发现这是一种正比关系。 吉尔伯特根据他所发现的这些磁力现象，建立了一个理论体系。他设想整个地球是一块巨大的磁石，上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。他认为磁石的磁力会产生运动和变化。他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。 吉尔伯特关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。 在电磁学中，磁通势单位的吉伯（gilbert）就是以他的名字命名，以纪念他的贡献。 1．安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究。 安培(André Marie Ampè 1775～1836年)，法国物理学家，对数学和化学也有贡献。1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显出数学才能。 “电学中的牛顿” ①发现了安培定则 ②发现电流的相互作用规律 ③发明了电流计 ④提出分子电流假说 ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律 在静止电荷的周围存在着电场，如果电荷在运动，那麽在它的周围就不仅有电场，而且还有磁场。不随时间变化的磁场称为稳恒磁场，有时也称为“静磁场”。稳恒电流激发的磁场就是一种稳恒磁场。运动的电荷（或电流）要产生磁场，磁场又会对其他的运动电荷（或电流）有作用力。本章就是从这两个方面来研究磁场的。 各种矢量场在研究方法上有类似之处，稳恒磁场的许多基本规律也与静电场对应，可采用与静电场对比的方法研究稳恒磁场。这样就容易掌握本章的基本内容，也有利于今后的学习。 磁场是存在于运动电荷周围空间的一种特殊物质，对位于其中的运动电荷有力的作用。 1、概念 磁场对磁体、运动电荷或 载流导线有磁场力的作用； 2、磁场的特性 一、磁场 运动电荷 磁 铁 电 流 电 流 运动电荷 磁 铁 磁 场 本质： 运动电荷 磁场 运动电荷 载流导线在磁场中运动时， 磁场力要作功——磁场具 有能量。 方向:小磁针在该点的 N 极指向（F = 0 时正电荷的运动方向） 单位:T (特斯拉) 称为磁感应强度 二、磁感应强度 由实验结果可知，磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fm/qv，与实验运动电荷无关，它们分别客观地反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征。