安培环路定理及应用.ppt

第8章磁场的源(稳恒磁场) §1 基本磁现象 §2 磁场 磁感强度 §3 磁场的高斯定理 §4 毕－萨－拉定律 §5 安培环路定理及应用 §6　运动电荷的磁场;小故事：1820年 奥斯特 磁针的一跳; 一切电磁现象都起因于电荷及其运动。 电荷在其周围激发电场，电场对场中电荷施以作用力； 运动电荷在其周围激发磁场，磁场对场中的运动电荷施以作用力，磁力是运动电荷间相互作用的表现。 运动的相对性：磁现象与电现象是紧密地联系在一起的。电相互作用和磁相互作用统称为电磁相互作用。 凡是用到电的地方，几乎都有磁的过程参与其中。 在现代化的生产、科学研究和日常生活中，大至发电机、电动机、变压器等电力装置，小到电报、电话、电视、计算机和各种电子设备， AMS(磁谱仪)的制造等,无不与电磁现象有关。本章及以后几章研究磁现象及其和电现象之间的关系。;在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。;磁 流 体 船;电磁轨道炮;§2 磁场 磁感强度 一、磁场 二、磁感强度 ;一、磁场 电流 或运动电荷周围既有电场 又有磁场 磁场的宏观性质： 1）对运动电荷(或电流)有力的作用 2）磁场有能量 二、磁感强度 运动电荷在电磁场中受力：;§3 磁场的高斯定理 一、磁场线 磁通量 二、 磁通连续原理;无头无尾 闭合曲线;几种磁场的磁力线分布;直线电流的磁感应线;I;通电螺线管的磁感应线;各种典型的磁感应线的分布：;直螺线管电流的磁感线;无头无尾 闭合曲线;二、 磁通连续原理（磁场的高斯定理）;2）关于磁单极：;1931年 Dirac预言了磁单极子的存在;惟一的一次 从宇宙射线中捕捉到磁单极子的实验记录：;qm;§4 毕奥－萨伐尔－拉普拉斯定律 要解决的问题是： (实验总结,科学抽象) 已知任一电流分布 其磁感强度的计算;真空中的磁导率;P; 任意形状的载流导线在空间某点P产生的磁感应强度：;毕－萨定律应用举例：;例2 求圆电流中心的磁感强度 ;例3 圆电流轴线上任一点的磁场;I;相互垂直 所以;I;第四步：考虑所有电流元在P点的贡献;I;讨论;3) 平面载流线圈的磁矩 磁偶极子;I;电场时:电偶极子 磁场时:磁偶极子;例4 直电流磁场的特点 1)场点在直电流延长线上;3) 载流直导线的磁场;例5 载流直螺线管中的磁感应强度：L, I,n, ?0;§5 安培环路定理及应用 一、定理表述 二、安培环路定理在解场方面的应用 三、 应用基本定理分析磁场举例;§5 安培环路定理及应用 一、定理表述 在磁感强度为 的恒定磁场中;讨论;3)以无限长直导线为例，证明安培环路定理;(3);空间所有电流共同产生;与L套连的电流 如图示的 I 1 I2;如何理解I 值采样的面积： 电流强度的定义是： 单位时间通过某个面积的电量 所以 谈论电流强度必须指明面积 在稳恒电流的情况下 因为电流强度处处相等 所以在哪个面积处取值都相同;二、安培环路定理在解场方面的应用 对于一些对称分布的电流 可以通过取合适的环路L 利用磁场的环路定理比较方便地求解场量 (类似于电场强度的高斯定理的解题) ;例1 求密绕长直螺线管内部的磁感强度;取过场点的每个边都相当小的矩形环路abcda;由安培环路定理可解一些典型的场 无限长载流直导线 密绕螺绕环 无限大均匀载流平面;（体）电流 (面)密度 如图 电流强度为I 的电流通过截面S;例2 无限长导体柱沿轴向通过电流I，截面上各处电流均匀分布，柱半径为R。求柱内外磁场分布。在长为l的一段圆柱内环绕中心轴线的磁通量是多少？;解得;解得;; 例3 如图所示，通有电流I 的长直导线与一矩形回路CDEF共面，求通过矩形面积CDEF的磁通量。;基本方法： 1.利用毕－萨－拉定律 2.某些对称分布，利用安培环路定理 3.重要的是典型场的叠加 注意与静电场对比;例5 一长直电流I在平面内被弯成如图所示的形状;解：场点o处的磁感强度是由五段 特殊形状电流产生的 场的叠加，即;例6 通电导体的形状是：在一半径为R的无限长的导体圆柱内，在距柱轴为 d 远处，沿轴线方向挖去一个半径为 r 的无限长小圆柱。如图。; 怎么恢复对称性呢？ 设想在小圆柱内存在等值反向的电流密度值都等于J 的 两个均匀的电流 结果会出现电流密度值相同 电流相反的完整的两个圆柱电流 1）大圆柱电流：小圆柱内的与通电