大学物理第14章 电流和磁场.ppt

上述实验表明，电流与电流之间，磁铁与电流之间都存在相互作用，这种相互作用的力称为磁力。 磁力是通过磁场来传递的 同电荷周围有电场一样，磁铁和电流周围存在磁场 磁铁 电流 磁 场 磁铁 电流 3. 物质磁性的起源——安培分子电流假说 （1822） 一切磁现象都起源于电流，一切物质的磁性都起源于构成物质的分子中存在的环形电流。这种环形电流称为分子电流。 分子电流相当于一个基元磁体，其磁场在轴线上的方向用右手定则来判断： I N S 安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成的，电子的绕核运动就形成了经典概念的电流。 4. 磁现象的讨论方法 点电荷 库仑定律 电场强度 电流元 安培定律 磁感应强度 1. 电流元 任意形状、大小的电流都是若干个电流元组成的。 I a. 电流强度与线元的乘积： b. 矢量性：电流元的方向为 的方向 c. 与运动电荷等效 d. 非独立性 反映了电流元与电流元之间的磁相互作用力。 二、安培定律 2. 安培定律 电流元与电流元之间的相互作用力，其大小与两电流元的乘积成正比，与距离的平方成反比;方向：根据右手螺旋定则来判断。 （真空中的磁导率） 大小： 是 与 的夹角 是 与 方向由右手螺旋定则来判断 受 的作用力 例题1 求一对平行电流元之间的相互作用力 解： 同理： 结论：1. 两平行电流元之间的相互作用大小相等，方向相反，吸引；2.两反平行电流元之间的相互作用大小相等，方向相反，排斥。 例题2 求一对相互垂直电流元之间的相互作用力 解： ? 三、磁感应强度 1. 电场强度矢量 库仑定律 如果q1是源电荷，q2是试探电荷，则 2.磁感应强度矢量（ ） 安培定律：电流元与电流元之间的相互作用 注意：在磁场中，电流元不独立存在，若把 视为试探电流元，则 在 所属的回路对该电流元的作用力就是 所受回路L1的作用力 L1 L2 其中： 定义： 为载流回路在电流元 处的磁感应强度 说明：对应于电场， 应该称为磁场强度，但历史的原因，已有 为磁场强度，故称 为磁感应强度。 讨论： （1） 为矢量式，其标量式为 是 与 的夹角 （3）由于电流元与运动电荷等效 （2）对于任意载流回路在匀强磁场中所受力为 任意带电体在匀强磁场中所受的力： θ 方向：右手螺旋定则 称为洛伦兹力 （4）磁感应强度的单位 单位特斯拉(T), 或高斯（G） 1T=104G 四、磁感应线 磁场中某点磁场方向是确定的，磁感线不会相交。 载流导线周围磁感线都是围绕电流的闭合曲线，没有起点，也没有终点。 磁感应线形象表示磁场分布状况：曲线上每点切线方向与该点磁感应强度B方向一致；在与磁场垂直的单位面积上穿过曲线的条数，与该处B的大小成正比，即疏密程度反映出B的大小。 长直电流周围的磁感应线，在垂直于电流的平面内磁感应线是一系列同心圆，圆心在电流与平面的交点上。 磁感线和电流满足右手螺旋法则。 任意曲面 S 的磁通量(magnetic flux) ? 定义为， 曲面上任意一点的磁感应强度B与该处面元dS的标积B?dS 在整个曲面S上的代数和，即 在国际单位制中，磁通量的单位是T?m2，也称为Wb (韦伯)。 给出了通过任意闭合曲面的磁感应线的条数。 对闭合曲面，规定正法线方向垂直于曲面向外。当磁感线从曲面内穿出时，磁通量为正，而当磁感线从曲面外穿入时，磁通量为负。 B n θ θ 在不均匀磁场中，通过任意面积元的磁通量： 在均匀磁场中通过面积S 的磁通量为： 前面，我们已经利用电流周围的磁场定义了磁感应强度，下面，我们的任务是求不同形状的电流周围的磁场分布。 §14-5 毕奥?萨伐尔定律 一、毕奥?萨伐尔定律 在安培定律中，电流元与电流元之间的作用力为： 如果将 视为试探电流元，则 写成通式： 该式即为毕奥?萨伐尔定律。电流元在空间某点产生的磁感应强度大小与电流元大小成正比，与电流元和由电流元到点P的矢量间夹角正弦成正比，与电流元到点P的距离的平方成反比； 方向垂直于 和 所组成的平面，指向满足右手定则。 点P 的磁感应强度的大小为 不能由实验直接证明，但结果都和实验相符合。 先化为分量式后分别积分。