大学物理——第11章-恒定电流的磁场剖析.ppt

有限长载流导线所受的安培力 磁场对电流元的作用力 通电直导线放置在均匀磁场中 导线与磁场垂直， 方向：垂直纸面向里 均匀磁场对载流线圈的作用力矩 均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP M,N P,O M N O P I * 第十一章 恒定电流的磁场 不要等到毕业以后 §11-2 磁场和磁感应强度 运动电荷周围既激发电场还激发磁场，故运动电荷之间除了有电场力相互作用，还有磁力相互作用。 磁感应强度 带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关。 不要等到毕业以后 某点 的大小及方向由下式定义： 运动正电荷q 、 已知，实验表明，受力 总是垂直于 、 所决定的平面，力的大小与 、q 、 的大小及 、 间的夹角有关，当 时受力最大。 大 小： 方 向： 单 位：特斯拉（T） 1 T = 1 N·A-1·m-1 1 特斯拉 ( T ) = 104 高斯( G ) 不要等到毕业以后 洛仑兹力 运动的带电粒子，在磁场中受到的作用力称为洛仑兹力。 洛仑兹力总与带电粒子的运动速度垂直。因此洛仑兹力对运动电荷不作功。它只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小。 注 意 粒子带正电， 的指向与矢积 的方向一致； 粒子带负电， 的指向与矢积 的方向相反。 §11-3 毕奥－萨伐尔定律 磁场叠加原理 类似于电场，稳恒电流的磁场满足叠加原理。 对于整段电流：看成无数个小电流元 Idl 首尾相接所组成。 具体表达式 不要等到毕业以后 毕－萨定律 要解决的问题是：已知任一电流分布 其磁感强度的计算 方法：将电流分割成许多电流元 毕－萨定律：每个电流元在场点的磁感强度为： 大 小： 方 向：与 一致 毕－萨定律表述： 电流元 Idl 在空间一点 P 所产生的磁感应强度的 dB大小与电流元的大小成正比，与电流元和由电流元到点 P 的矢径 r 之间的夹角的正弦成正比，并与电流元到点 P 的距离的平方成反比；dB 的方向与矢积 Idl×r 的方向相同。 真空中的磁导率 不要等到毕业以后 处在磁场中的物质称为磁介质。 磁介质中的毕－萨定律 磁介质磁导率 相对磁导率 整段电流产生的磁场： 试判断下列各点磁感强度的方向和大小？ 1 2 3 4 5 6 7 8 1、5 点 ： 3、7 点 ： 2、4、6、8 点 ： 不要等到毕业以后 直线电流的磁场 * 方向均沿 x 轴的负方向 的方向沿 x 轴的负方向。 无限长载流长直导线的磁场： 不要等到毕业以后 电流与磁感强度成右螺旋关系 * P 半无限长载流长直导线的磁场 无限长载流长直导线的磁场 ⊙ 圆形电流的磁场 根据对称性分析 I p * 不要等到毕业以后 * 3. 4. 1. 若线圈有 N 匝 * 讨 论 2. 的方向不变( 和 成右螺旋关系） * A * 磁场的高斯定理 磁感应线： 磁感应线上任一点的切线方向为该点磁感应强度的方向； 按 的大小来确定磁感应线的疏密。 令垂直于 的单位面积的磁感应线的条数等于该处 的大小： 磁通量 §11-4 恒定电流磁场的基本方程 磁通量 单位：韦伯（Wb） 1 Wb = 1 T · m2 穿过曲面 S 的磁通量： 注意：磁感应线只是形象描述场强大小的一种手段， 磁感应线实际是不存在的。 性质：磁感应线是无始无终的闭合线。 封闭曲面 物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零。 （故磁场是无源的。） 磁场高斯定理： 安培环路定律 载流长直导线的磁感强度为 设闭合回路 l 为圆形回路（l 与 I 成右螺旋） l 与 I 成右螺旋 对任意形状的回路 如果积分环路围有多个电流时，上式右边的 I 应是所有电流强度的代数和。 上述结论对任何形状稳恒电流激发的磁场都成立。 安培环路定律 安培环路定律：在磁场中，B矢量沿任何闭合曲线的环流，等于此闭合曲线所围绕的传导电流强度的代数和的 倍。 电流 I 正负的规定 ： I 与 B 成右螺旋时， I 为正；反之为负. 稳恒磁场 静电场 保守力场 非保守力场 环流不等于零的场称为涡旋场 安培环路定律的应用 对于一些对称分布的电流，可以通过取合适的环路 L ，利用磁场的环路定理比较方便地求解场量。 (类似于电场强度的高斯定理的解题) 无限长载流直导体内外的磁场分布 1. 分析对称性 总电流在 P 点产生的磁感应强度 B 沿圆上相应点的切线，指向与电流方向成右螺旋关系