大学普通物理课件磁场和它的源.pptVIP

第12章 磁场和它的源 本章主要内容 §12-1 磁力与电荷的运动 §12-2 磁场 磁感应强度 §12-3 毕奥-萨伐尔定律 §12-3 磁通量 磁场的高斯定理 §12-4 安培环路定理 §12-5 运动电荷的磁场 §12-1 磁力与电荷的运动 §12-2 磁场和磁感应强度 §12-3 Biot-Savert 定律 §12-4 Ampére 环路定理 §12-5 用Ampére 环路定理求磁场分布 §12-6 匀速运动电荷的磁场 [例1] 一无限长圆柱形导线，截面半径为 R ，通有稳恒电流 I ，电流密度在横截面上均匀分布，求导线内外的磁感强分布。 解：把圆柱形分割成诸多细导线，做对称性分析。 取半径为 r 的圆为闭合路径 L ，L上磁感强有 ，则 分析结果：圆柱形导线内外的磁感线为同轴圆环线，且 。 导线内 r R ， 导线外 r R ， 同长直细载流导线的场分布相同 [例2] 一无限长圆柱形导线，截面半径为 R ，轴外挖去半径为 r 的圆柱，两柱体的轴线相距为 a（ r a R - r），如图所示。今在导线中通有稳恒电流 I ，电流密度在横截面上均匀分布，求挖空部分的磁感强分布。 解：截面上任一处电流密度为 挖空部分看作电流密度大小均为 j 的均匀电流 I1 = jpr2 和 I2 = -jpr2 叠加： ， 和 构成的三角形与 D OO’P 相似，且 因此，空心区域里为匀强场，方向： （如图）。 [例3] 一无限长密绕螺线管，通有稳恒电流 I ，单位长度上的匝数为 n ，求管内磁感强分布。 解：分析对称性可知，管内磁感应线平行于轴线。 取矩形闭合回路，其中 ab 段 ，则 对不同的闭合路径，ab 段到对称轴的距离不同，但 B 的结果相同。因此，管内为匀强磁场。 [例4] 求环形螺线管（螺绕环）内部的磁感应强度。设单位长度的匝数为 n ，电流为 I 。 解：密绕线圈中的磁感应线不可能穿出线圈，只能平行于管的轴线，即磁感应线为圆环形曲线。取半径为 r 的圆为闭合路径 * *飞过海 第七章 磁力 第12章 磁场和它的源 磁现象和电现象一样，都是电磁相互作用的表现形式。 历史上人们首先发现的磁现象是天然“磁石”对铁的吸引力（BC. 600 ，我国春秋时期沈括的《梦溪笔谈》中有记载。磁石主要成分：Fe3O4）。我国古代还利用磁石发明了指南针并用于航海，提出了北磁极 N 和南磁极 S 的概念。在现代，人工制成的永久磁铁（主要成分Fe, Co, Ni 等合金）和各种铁淦氧磁体（多为 Fe2O3和金属氧化物）等磁性材料。 第七章 磁力 1820年，H. Oersted （丹麦）公布了它的发现：电流与磁铁存在相互作用。人们终于认识到了电现象与磁现象的密切联系。经过大量的实验和理论研究，找出了磁现象的根源，即：运动电荷或电流的相互作用。（§7-1） 长期以来，人们一直认为磁与电是无关联的。首先用与电荷相互作用研究相类似的方法（引入“磁荷”概念）来研究磁铁的相互作用（南北磁极不可分）。 电学和磁学的发展是相对独立的。 Oersted 实验 Magnetic Force and Motion of a Charge §7-1 磁力与电荷的运动 ? 基本磁现象的实验 同性相斥，异性相吸 ? 磁铁间的相互作用 ? 磁铁对电流作用 ? 磁铁对电子束作用 ? 电流相互作用 §7-1 磁力与电荷的运动 ? 磁现象的根源 在发现电流与磁力有关系后，人们又意识到无法用“磁荷”观点去解释涉及运动电荷（包括电流）的磁铁相互作用。磁力的根源应是什么呢？ 磁铁运动电荷 磁力 磁铁运动电荷 Ampere 提出的“分子电流”观点：分子中带电粒子的运动等价于微小的环形电流。磁铁内的这些分子电流规则排列，等价于宏观上有类似线圈的电流——与磁铁相关的磁力的根源是运动电荷。 分子电流 结论：所有磁力都是运动电荷相互作用的表现。 可用“磁荷”解释 Magnetic Field and Magnetic Induction §7-2 磁场和磁感应强度 磁力和电场力都是长程力。电荷之间的库仑力是靠电场传递的；同样，运动电荷之间的磁力是靠类似于电场的特殊物质——磁场来传递的。 电荷 电荷 电场 ?磁 场 实际上，不仅运动电荷可以激发电场，变化的电场也可以激发磁场。磁场对运动电荷的作用力统称为磁场力或磁力。 运动电荷在其周围空间激发磁场；磁场对在其中运动的电荷施加作用力。 磁场 运动电荷