【2017年整理】Chp11恒定电流与真空中恒定磁场.ppt

第11章 恒定电流与真空中 的恒定磁场; 本章任务: 研究相对于观察者运动的电荷在空间激发的场——恒定磁场(steady magnetic field)的规律.;11.1 恒定电流和恒定电场 电动势; 电流: 单位时间内通过导体任一截面的电量为电流强度(electric current strength).;11.1.2 恒定电流与恒定电场;11.1.3 电流和电流密度;粗细均匀导线;11.1.5 电源及电源电动势; 电源电动势(electromotive force, Emf): 把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电力所做的功;11.2.1 磁性起源于电荷的运动;奥斯特实验;安培实验;磁场对运动电荷的作用:;3. 安培分子电流 (molecular current) 假说(1822年) ;11.2.2 磁场 磁感应强度;实验: 正试验电荷q0以速率v在场中沿不同方向运动受力. ;11.3 毕奥-萨伐尔定律;11.3.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例;1. 一段载流直导线的磁场;讨论: (1) “无限长”载流导线;2. 圆电流轴线上任一点的磁场;2) 定义电流的磁矩(magnetic moment);3. 载流密绕直螺管内部轴线上的磁场;1) 无限长螺线管;例11-1 A和C为两个正交放置的圆形线圈, 其圆心相重合, A线圈半径为20.0cm, 共10匝, 通有电流10.0A; 而C线圈的半径为10.0cm, 共20匝, 通有电流5.0A. 求两线圈公共中心O点的磁感应强度的大小和方向.;例11-2 半径为R的圆盘均匀带电, 电荷面密度为?. 若该圆盘以角速度?绕圆心O旋转, 求轴线上距圆心x处的磁感应强度.;11.3.3 匀速运动电荷的磁场;11.4 真空中磁场的高斯定理;直线电流的磁感线;圆电流的磁感线;通电螺线管的磁感线;单位: Wb(韦伯);a;11.5 真空中恒定磁场的安培环路定理;2) 多根载流导线穿过环路;2. 说明 1)成立条件: 恒定电流的磁场;规定: 与L绕向成右旋关系 Ii 0 与L绕向成左旋关系 Ii 0;11.5.2 安培环路定理的应用;1. 无限长载流圆柱形导体的磁场分布;思考: 无限长均匀载流直圆筒B–r曲线?;2. 长直螺线管内的磁感分布;管内中央部分,轴向B均匀,管外B近似为零.;3. 求载流螺绕环的磁场分布;l;11.6 磁场对运动电荷和载流导线的作用;11.6.2 带电粒子在磁场中的运动;2. 初速度的方向与磁场方向垂直;3. 初速度与磁场方向成? 角;例11-5 一由南指向北均匀的磁场, 磁感应强度B=1.5T. 如果有一个5.0MeV的质子沿竖直向下的方向通过磁场, 问作用在质子上的力有多大?(质子质量m=1.67?10-27kg);1. 速度选择器(selector of velocity);2. 磁透镜;3. 磁镜和磁瓶 应用于受控热核聚变 (磁约束、惯性约束);4. 霍尔效应(Hall effect);1. 载流导线在磁场中受力;实验验证:;2. 载流线圈在磁场中受到的磁力矩;N 匝线圈的磁力矩:;? ? ? ?;3. 平行电流间的相互作用力;例11-6 求均匀磁场中弯曲载流导线ab所受磁场力.;例11-7 无限长直载流导线通有电流I1, 在同一平面内有长为L的载流直导线, 通有电流I2. 如图r、?已知, 求长为L的导线所受的磁场力.;11.7.1 磁力对运动载流导线做的功;11.7.2 磁力矩对转动载流线圈的功;例11-8 一半径为R的闭合载流线圈, 载流I, 放在磁感应强度为B的均匀磁场中, 其方向与线圈平面平行. (1) 求以直径为转轴、线圈所受磁力矩的大小和方向. (2) 线圈在力矩作用下转过90?, 力矩做了多少功?;解法二: 考查一段电流元受力