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第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第四章 稳恒电流的磁场 4-1 基本磁现象 安培定律 电磁学 第 四 章 稳 恒 电 流 的 磁 场 * 一、磁现象 人类发现磁现象远比发现电现象要早得多。 最早发现磁现象：磁石吸引铁屑 春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁 中国在磁学方面的贡献东汉王充《论衡》描述：司南勺?最早的指南器具 司南勺 * 十二世纪已有关于指南针用于航海的记载 十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角（一般而言，磁铁的指向与严格的南北方向有偏离，偏离的角度即为的磁偏角），比欧洲的哥伦布早四百年 早期的磁现象包括 磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，称为磁性。条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只能够在水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南北指向。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 *把磁铁作任意分割，每一小块都有南北两极，任一磁铁总是两极同时存在。能被磁铁吸引的物质，称为铁磁质。某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。 奥斯特实验虽然人们早已发现磁现象和电现象，但在很长时间内，磁学和电学各自独立的发展着。直到1820年，奥斯特发现，小磁针能在通电导线周围受到磁力作用而发生偏转。 *1820年即其后，安培发现放在磁铁附近的载流导线也会受到磁力的作用而发生运动，以及载流导线之间也有相互作用力。 实验事实都表明磁现象与运动电荷之间有着密切的联系。1822年安培提出了著名的分子电流的假说，他认为一切磁现象的根源是电荷的运动。近代物理表明，原子核外电子绕核的运动和电子自旋等运动构成了等效的分子电流。现代科技的发展已经揭示出：磁性是物质的一种普遍属性，而且物质的磁性是种类繁多和丰富多彩的。磁场在宇宙中到处存在，远到宇宙空间，近至我们自身的生命活动都会产生磁场。 *物质的磁性的本质是在磁性物质分子中，都有回路电流，称为分子电流。分子电流相当于一个基元磁铁，物质对外显示出磁性，就是物质中的分子电流在外磁场作用下趋向于沿同一方向排列的结果。 二、电流间的相互作用 安培定律把载流回路看作是大量无限短的载流线元的集合，在载流回路上任取一线元矢量 ，规定 的方向与流经它的电流方向一致，将电流 和 的乘积 称为电流元矢量（简称电流元）。安培在研究电流之间相互作用时，首先把全部注意力放在探索电流元之间的相互作用规律上。安培在其实验工作的基础上首先导出了电流元相互作用的公式，被称为安培定律。经修正，安培定律的现代形式 * 图4.1-6 两个载流回路上的电流元之间的相互作用 电流元对电流元的作用力 * 若用 表示 与 间的夹角，用 表示与间的夹角，则的大小为 上式对回路C1积分，即可得回路C1作用于电流元 的作用力 * 把上式再对回路C2积分，即可得回路C1对回路C2的作用力 ： 上式计算得到的两个载流回路间的作用力与实验结果一致。 在SI单位制中 在SI单位制中,安培定律可表示为： * （1）表示电流元之间相互作用力的安培定律 的正确性无法直接通过实验验证，因无法获得通有稳恒电流的电流元。但用它计算两个载流回路间的磁相互作用力所得结果与实验是符合的。 (2)若将应用于两 个孤立的电流元，将得出两个电流元之间的作用力一般不满足牛顿第三定律的结论。 说明 * 电流元间的相互作用不满足牛顿第三定律 由得电流元对电流元的作用力 电流元对电流元的作用力 *电流元间的相互作用不满足牛顿第三定律并不与动量守恒定律相矛盾。因孤立的稳恒电流元根本不存在，能存在的孤立电流元不可能是