11恒定磁场要点.ppt

2 无限长圆柱形导体 I I 线圈各边受力： 二、磁场对载流线圈的力矩 以均匀磁场中矩形线圈为例 ? ? 线圈所受合力 力矩 线圈磁矩 则 ? 任何形状的平面载流线圈在匀强磁场中，所受 合力为 0，力矩为 最终 S I 在力矩作用下， 磁通量 线圈达到平衡状态 一、如图，电流 I 通过一边长 a 的正方形线圈， 求正方形中心处的磁感强度 ? x dx a b L I 二、在真空中有一无限长载流直导线，求通过 导线右侧矩形线框平面的磁通量，线框尺 寸如图所示 ? I I 三、求通有电流 I 的同轴电缆的磁场分布 （同轴电缆：两个无限长的同轴圆柱和圆 筒，通过的电流大小相等，方向相反） 磁场轴对称，沿圆切线方向 （1）r R1 过 P1 点作同心圆 （安培环路），绕行 方向逆时针 r P1. （2）R1 r R2 r P2. * 第十一章 电荷的定向运动形成电流 11-1 恒定电流 电流密度 一、电流 电流：单位时间通过导体某一横截面的电荷量 单位：A（安培） 恒定电流：电流不随时间变化 某点电流密度的大小＝通过该点附近垂直 于电流方向的单位面积的电流 粗细均匀的 金属导线 粗细不均匀的 金属导线 为了精确描述导体中电流分布，引入 电流密度矢量 方向为该点正电荷的运动方向 二、电流密度 电流 I 就是 的通量 + + + + 非静电力 静电力 所以要维持电源两极间的电压，电源内部还 需要有非静电力对正电荷做功，使它从电 源－极移向＋极 外电路：静电力对正电荷做功，使它从电源 ＋极（高电势）移向－极（低电势） q q 11-2 电源 电动势 电源是一种提供非静电力的装置，通过非静 电力做功，把其它形式能量转化为电能 电动势大小：非静电力将单位正电荷从电 源－极移动到＋极所做的功 电动势方向：从电源－极经电源内部 指向＋极 用电动势 描述电源中非静电力做功的本领 （1）磁铁间相互作用 11-3 磁场 磁感强度 一、基本磁现象 （2）电流与磁铁间相互作用 电流对磁铁有作用力（奥斯特实验） 磁铁对电流有作用力（安培力） （3）电流与电流间相互作用 （4）磁场对运动电荷的作用（洛仑兹力） （5）运动电荷与运动电荷的相互作用 运动电荷之间的相互作用（磁力）是通过磁 场来传递的 所有磁现象（电流与电流之间，电流与磁铁， 磁铁与磁铁）都可看作运动电荷之间的相 互作用 二、磁感强度 1 磁场 磁场是一种具有能量的特殊物质，它传递运 动电荷（电流）间的相互作用 磁场的大小和方向用磁感强度 描述 恒定电流产生的磁场不随时间变化 单位：特斯拉（T） 方向： 设运动电荷电荷量 q，速度 ，在磁场中受力 电荷沿磁场方向运动， 由实验知： 所以定义磁感强度 大小： 与电荷受力为 0 时其速度方向相同 电荷垂直磁场方向运动， 2 磁感强度 单位：特斯拉（T） 人体磁场极弱，如心电激发磁场约3×10-10T。测量人体内磁场分布可诊断疾病，图示为磁共振图像 地球磁场约5×10-5T 大型电磁铁磁 场可大于2T 超导体能激发25T磁场 原子核附近可 达104T；脉冲 星表面高达108T 3 磁场对运动电荷的作用 洛仑兹力 + 方向： 若空间同时存在电场和磁场，运动电荷受力 － 大小 I P ? ?0为真空磁导率 一、毕奥-萨伐尔定律 11-4 毕奥-萨伐尔定律 电流元 在 P点 的磁感强度 方向：垂直于 和 组成的平面 指向由右手定则确定 矢量式： 求任意载流导线在空间某点的磁感 强度时， 可把电流分成许多电流 元，总磁场是各电流元磁场矢量和 —— 磁感强度叠加原理 积分范围：整段导线 P ? O ? P r0 I 1 直线电流的磁场 二、毕奥-萨伐尔定律应用 设载流直导线长 L， P 点到 导线的垂直距离为 r0 取电流元 设它到垂足O点距离 l 讨论： （1）无限长直线电流 （2）P 点在导线上或其延长线上 I L O ? P r0 2 圆环电流在圆心的磁场 I R 载流线圈的磁矩 S I （S：线圈面积； N：线圈匝数） 方向与电流方向满足右手螺旋关系 一、磁感线 在磁场中画一些假想曲线，用来表示磁场 大小和方向 磁场方向和磁感线切线方向相同，大小等 于通过垂直于 的单位面积的磁感