1磁现象、毕萨定律.ppt

* 第 15 章 稳恒电流的磁场 第3篇 电磁学 (磁场1) §15.1 稳恒电流 电动势 1、电流及形成电流的条件 2、描述电流的两个物理量 单位 A （1）电流强度 (标量) 形成电流的条件 电流 电荷的定向运动 电流的方向 正电荷运动的方向 导体中有可自由移动的电荷 导体两端有电势差 （2）电流密度 (矢量) 单位 A/m2 是一个矢量,方向为该处 的方向 3、导体中电流强度与电子漂移运动平均速率的关系 式中n为导体中单位体积的自由电子数， 为电子漂移运动平均速率 4、电源电动势 电源 提供非静电力的装置 电源内部存在静电力和非静电力。用 表示静电场， 表示非静电性场强，正电荷 通过电源内部沿非静电力方向绕行一周，静电力和非静电力对 作功为 单位正电荷绕闭合回路一周非静电力对电荷作的功定义为电源电动势，即 （1）永磁体具有磁性，能吸引铁、钴、镍等物质。 （2）永磁体具有磁极，分磁北极 N 和磁南极 S 。 （3）磁极之间存在相互作用， 同性相斥，异性相吸。 （4）磁极不能单独存在。 S N §15.2 真空中的磁场 毕-萨定律 1、基本磁现象 永磁体的性质 奥斯特实验（1819年） N S I 在载流导线附近的小磁针会发生偏转 1820年安培的发现 放在磁体附近的载流导线或线圈会受到力的作用而发生运动。 S N F I 电流与电流之间存在相互作用 I I + + - - I I + + - - S + 磁场对运动电荷的作用 电子束 N 磁现象与电荷的运动有着密切的关系。运动电荷既能产生磁效应，也能受磁力的作用。 安培分子电流假说（1822年） 一切磁现象的根源是电流的存在。磁性物质的分子中存在着“分子电流”，每个分子电流相当于一个小磁针（称为“基元磁铁”），物质的磁性取定于物质中分子电流的磁效应之总和。 2、磁感应强度 实验发现: 电荷q沿磁场方向运动时，F = 0 电荷q垂直磁场方向运动时， F =Fmax 在垂直磁场的方向改变速率v，改变点电荷电量q，还发现： 在磁场中同一点， 为一恒量，而在不同的点上， 的量值不同。 + 定义空间某点的 ，引入运动点电荷q以速率 沿不同方向经过该点。 电荷q受到的磁力 的方向垂直 与构成的平面。 的大小与q的大小， 的大小及 的方向均有关 比值 可用来表征该点磁场的性质。 定义：磁场中某点磁感应强度的大小 磁感应强度的单位： T 特斯拉 G 高斯 该点磁感应强度 的方向： 置于该点的小磁针，其磁北极N的指向即为该处磁感应强度 的方向。 3、毕奥-萨伐尔定律 (1) 电流元 导线中任取一线元 ,其中的电流为I , 则 称为电流元。 大小为Idl 方向为dl中电流的方向. 是矢量: P （2）毕奥 — 萨伐尔定律 ? 写成等式: 1820年，毕奥和萨伐尔用实验的方法证明：长直载流导线周围的磁感应强度与电流强度成正比与距离成反比。 拉普拉斯对此结果作了分析，得出了电流元 在P点产生的磁感应强度的大小 式中 是 与 的夹角 为真空中的磁导率 的方向垂直 与 构成的平面,指向由右手螺旋确定 写成矢量式: 毕奥 — 萨伐尔定律 任意载流导线在P点产生的磁场 实际中建立坐标, 把 分解为 和 P ? 4、毕-萨定律的应用 （1）一段直线电流的磁场 I 在 处取电流元 , 它在P点产生的 的大小为 式中 都是变量, 统一用 表示 的方向垂直纸面向里 I 代入并整理得: 讨论 ① 导线无限长, ② 导线半无限长, ③ P点在导线延长线上, （2）圆电流的磁场 圆环半径为R，通电流I, 计算它在轴线上P点的B 圆环上任取电流元 , 它在P点产生的 的大小为 方向如图所示 由对称性 I y Z x o ① 圆心处：x = 0 ② x R 的方向沿 x 正向。 I y Z x o 讨论 ③ 一段半径为R通电流为I的圆弧形电流在圆心处的磁场 练习： 例1 两根长直导线沿半径方向引到铁环上的A、B两点，并与很远处的电源相连，如图所示。求环中心O处的磁感应强度。 则电流I1和I2的关系为 I1和I2对o点的磁感应强度的大小B1和B2分别为 设o点左右两段圆弧形电流对o点的磁感应强度的大小分别为B1和B2，导线长度分别为 和 ,圆环