大学物理课件清华_磁学1.ppt

第 8 章 电流与磁场 真空中稳恒电流的磁场 基 本 要 求 1. 掌握磁感应强度的定义及物理意义。 2. 理解毕-沙-拉定律，能计算规则形状的载流导体的磁场分 布。 3. 理解磁场高斯定理和安培环路定理，掌握用安培环路定理 计算磁感应强度的方法。 4. 掌握安培定律、洛仑兹力、磁矩、磁力矩公式，熟练计算 安培力、洛仑兹力、磁矩、磁力矩。 §1 稳恒电流和电流密度 §2 基本磁现象 §3 磁场和磁感应强度 §4 毕－萨－拉定律 §5 磁通量 磁场的高斯定理 §6 安培环路定理 §7 磁场对运动电荷的作用 §8 磁场对载流导线及线圈的作用 第8章 稳恒电流和稳恒磁场 第八章 电流与磁场 §1 稳恒电流和电流密度 一、电流、电流密度： ?电流(强度): 规定正电荷运动的方向为电流正方向。 ? 电流密度矢量 描述空间不同点电流的情况 大小： 方向： 单位时间内某点附近垂直于电荷运动方向的单位截面上所通过的电荷量。 正电荷在该点的运动方向。 ? 与 的关系： 设某点处电流密度为 ， 为 面的法线方向： 通过一个有限截面S 的电流强度为： 电流强度是电流密度矢量通过S 面的通量。 单位时间内某点附近垂直于电荷运动方向的单位截面上所通过的电荷量。 二、稳恒电场： 稳恒的含义是指物理量不随时间改变 电荷分布不随时间改变 稳恒电场 稳恒电流 三、电流的连续性方程、稳恒条件： 对任意闭合面S： 稳恒时： ——电流的连续性方程 ——电流的稳恒条件 §2 基本磁现象 一、基本磁现象： 1. 磁铁具有磁性。 2. 磁极： 磁铁磁性最强的部分。 S N 北 磁针静止时，指向北方的一极称北极(N)；指南一极称南极(S)。 极性相同的磁极间存在斥力， 极性相反的磁极间存在引力。 4. 至今为止自然界中没有发现独立存在的磁极。 5. 磁现象起源于电荷的运动， 磁现象与电现象间有密切联系： 电子束 N S + I S N 5. 磁现象起源于电荷的运动，磁现象与电现象有密切联系 ⑴ 1819~1820年，奥斯特发现通电导线周围的磁针因受力发生偏转 这说明： 电流(即运动的电荷)具有磁效应。 ⑵ 1820年，安培发现U形磁铁附近的 载流导线或线圈因受力而运动 即：磁铁对电流也施加了力的作用。 ⑶ 载流导线或线圈间有相互作用力。 ⑷ 运动电荷通过磁极时偏转。 说明运动电荷通过磁极时受到力的作用。 V3 ——基元磁铁 6. 上述各实验放在真空中与放在各种不同的物质中重做： 现象完全一样，但作用力一般不同。 从对磁力的影响方面看，一切物质都可称作磁介质。 二、安培磁本质假说： 1. 一切磁现象的根源是电流。 分子电流： 物质不呈现磁性时： 分子电流无规排列。 在外磁场作用下： N S 2. 安培假说解释不存在磁单极子： §3 磁场 磁感应强度 一、磁场： 1. 磁场的对外表现主要为： ⑴ 对处于其中的运动电荷和载流导体有力的作用 ⑵ 磁场具有能量，因而载流导体在其中运动时磁场力对其做功 物质性的表现。 2. 磁场方向： 规定：小磁针自然静止时N极所指的方向。 二、磁感应强度 运动电荷q，速度 运动电荷q所受磁力： 磁力大小： 当速度方向∥磁场方向时：F=0； 当速度方向⊥磁场方向时，F=max 对于磁场中同一点， 则定义：磁感应强度 大小： 方向： 小磁针受磁力自然静止时N向 单位： T(特斯拉) 二、磁感应强度 运动电荷q，速度 ⑴ 运动电荷q所受磁力 ： ⑵ 磁力大小： ⑶ 当速度方向∥磁场方向时：F=0； 当速度方向⊥磁场方向时，F =max ⑷ 对于磁场中同一点， §4 毕奥—沙伐尔—拉普拉斯定律 一、毕—沙—拉定律： 任意闭合回路激发的磁场可看成是由无限多个电流元所激发的磁场叠加的结果，且每一电流元 激发的磁场为： —— 真空中的毕—沙—拉定律 其中： 真空的磁导率 任意载流导线在空间某点P 处产生的磁感应强度： —— 真空中的毕—沙—拉定律 说明： ⑴ 电流元 是一矢量。 表示载流导线沿电流方向所取线元。 ⑵ 矢量方向为右手螺旋关系 · ⊙ ⊙ ⊙ ⑶ 是实验所得抽象结果，不能由实验直接证明。 ⑷ 适用于真空情况。 对于非真空情况有： 其长为dy,位置为y， 二、毕—沙—拉定律应用举