物理学08 磁电.pptVIP

* * * * * * 第十六章 磁场和它的源 作者：赵龙 (1)、自然界存在两种磁极 N 级--指北极、 S 级--指南极 (2)、磁极之间的作用力 同种磁极相斥、异种磁极相吸 (3)、两种磁极总是成对出现，不能单独存在 (4)、载流导线周围存在磁场，其附近小磁针会发生偏转 16.0 中学学过的磁场知识 第十六章 磁场和它的源 (8)、穿过闭合回路的磁场发生变化时，在闭合回路中会产生电流---电磁感应现象 (5)、载流导线在磁场中会受到力的作用(左手定则) (6)、两条平行的载流导线之间存在相互作用力 电流同方向时，相互吸引；反方向时，相互排斥 (7)、运动的电荷在磁场中受到力作用---洛仑兹力 16.1 磁场 磁感应强度 16.1.1 安培分子电流假说 一切磁现象的根源是电流； 磁性材料的分子中存在着回路电流-----分子电流； 分子电流存在两个面---S 极、N 极； 两个面显然是无法单独存在的； 自然界不存在磁单极。 16.1.2 磁场、磁感应强度 磁极之间的相互作用力是通过磁场实现的 磁 极 磁 场 磁 极 磁场是矢量----早期对磁场的描述与电场的描述相似： 磁场的方向----磁场中小磁针N 所指的方向 磁场的大小----单位N 磁极所受磁力的大小 此种方法不便于计量 现代电磁学描述磁场-----磁感应强度B 定义：试验线圈的磁矩 法向单位矢量(右手法则) 电流 线圈面积 试验线圈在磁场中将受到力矩的作用----称磁力矩 在磁力矩的作用下试验线圈转到某一位置时，磁力矩为零，定义此时 方向为 方向 试验线圈从平衡位置转过 90o 时，磁力矩最大 写成等式 B 称为磁场的磁感应强度 结 论 的方向----试验线圈平衡位置法向方向 的大小----单位磁矩的试验线圈所受最大磁力矩 高斯 SI 国际单位制 牛顿 · 米 安培 · 米2 特斯拉 磁感应强度大小为单位磁矩试验线圈所受最大磁力矩 物理意义 是描述磁场本身性质的物理量，与试验线圈无关 16.1.3 磁力线 磁场的形象化描述----磁力线 (1)、磁力线的切线方向与该点的 B 方向一致 (2)、磁力线密度与该点的 B 的大小一致 磁力线特点 (1)、不相交----每点的 B 只能有一个方向 (2)、闭合性----任何一条磁力线都是闭合曲线 磁力线无头无尾，磁场是有旋场 演示-1 直线电流的磁场 演示-2 圆形电流的磁场 演示-3 长直螺线管的磁场 16.1.4 磁通量、磁场中的高斯定理 通过一给定曲面的磁力线条数 面积元 单位： 韦伯 磁通量是标量，有大小、没有方向、但有正负 电荷可以单独存在，电场是有源场； 磁极不能单独存在，磁场是无源场。 ----称为磁场中的高斯定理 举例：环形绳子，教室的门之间的关系 比较： 对于封闭曲面：由于磁力线是闭合曲线 穿出的数目 = 穿入的数目 不穿出的也不穿入； 不穿入的也不穿出。 16.1.5 毕奥--萨伐尔定律 由实验知----载流导线在其周围激发磁场----如何计算? 取载流导线一小段 矢量 称电流元，在 P 点产生磁场 所有 产生 在 P 点的矢量和为 毕奥--萨伐尔总结大量的实验，给出 和 之间关系 SI 国际单位制中，写成等式 ----真空中的磁导率 方向垂直于 组成的平面 右手法则： 右手握住 ，拇指指向 方向，四指方向为 方向 即 沿 方向 写成矢量式 任意载流导线在 P 点的磁感应强度 在无限大均匀磁介质中，定义 ----磁介质的磁导率 ----磁介质的相对磁导率，为无量纲的纯数 真空中 一般磁介质 铁磁质 16.1.6 几种典型电流的磁场 (1)、 直线电流的磁场 P 点 取直角坐标系如图 变量代换 关于 的符号说明 对于无限长直导线 (2)、 圆形电流轴线上的磁场 由对称性知 圆形电流轴线上的磁场 圆心处 对 N 匝线圈 讨 论 称磁偶极子 当 时 磁矩 方向沿 x 轴(右手法则) 电偶极子轴线上电场结果相似 (3)、 长直螺线管轴线上的磁场