毕奥-萨伐尔定律.ppt

毕奥－萨伐尔定律 一、奥斯特实验 奥斯特实验意义 揭示了电现象与磁现象的联系 宣告电磁学作为一个统一学科诞生 历史性的突破 此后迎来了电磁学蓬勃发展的高潮 二、毕奥－萨伐尔定律的发现 毕奥－萨伐尔的实验研究 寻找电流元对磁极作用力的定量规律 认为电流对磁极的作用力是自然界的基本力 受奥斯特横向力的影响，认为每一个电流元对磁极的作用力也垂直于导线与磁极构成的平面 困难是无孤立的电流元 几何关系的确定 毕奥－萨伐尔定律 任一电流元Idl 在空间某点P处产生的磁感应强度 dB 的大小与电流元Idl 的大小成正比，与电流元Idl 所在处到 P点的矢径r和电流元Idl 之间的夹角的正弦成正比， 而与电流元Idl 到P点的距离的平方成反比 。 dB的方向垂直于dl和矢径r所组成的平面，指向由电流元Idl 经小于180°的角转向r时右螺旋前进的方向。 安培的实验研究 几乎在同样的背景下，安培提出的问题更深入。 安培认为： 磁现象的本质是电流 物质的磁性来源于“分子”电流 这是安培根据实验的种种表现作出的重要的抽象 安培花了两、三个月的时间集中力量研究电流之间的相互作用。安培以极精巧的实验和相当高超的数学技巧结合起来，做了四个实验。 第一个实验，安培用一无定向秤检验对折通电导线有没有作用力，结果是否定的，从而证明当电流反向时，它产生的作用也相反。 从1820年7月奥斯特发表电流的磁效应到12月安培提出安培定律，这期间仅仅经历了四个多月时间。但电磁学却经历了从现象的总结到理论的归纳这一大飞跃，从而开创了电动力学的理论。这些成就的取得不仅体现了科学家作为时代领路人的极强的洞察力,也是一个负责任的电磁学奠基人。这充分说明创新要注意相关领域的必威体育精装版发展。 启示 安培从错综复杂的现象与联系中，提炼出磁现象的本质 ——并非空穴来风； 提出寻找电流、电流之间的相互作用的定量规律问题——问题的深度、广度和重要性高于其他同代人提出的问题，显示出大师风范，也反映了正确抽象、洞察本质的重要性； 在解决问题上，面对难以测量的困难，巧妙地设计示零实验，设计与理论猜测相结合，揭示出电流元相互作用应具有的特点； 毕奥、萨伐尔、安培的实验 他们通过建立有效地实验方法将微量宏观化，排除干扰因素。 3、安培的四个示零实验 示零实验，就是结果显示为零的实验，示零实验常常与补偿法联系在一起，补偿法的定义如下：某系统受某种作用产生A效果，受另一种同类作用产生B效应，如果由于B效应的存在而使A效应显示不出来，就叫B对A进行了补偿。示零法在试验中具有独特的作用，大大提高了测量精度，修正系统误差，为理论提供依据。 微量变宏观化 1、累计放大法 在被测物理量能够简单重叠的条件下，将其延展若干倍，再进行测量。如测量单摆周期。 2、机械放大法 利用机械部件之间的几何关系，使标准单位量在测量过程中得到放大，如螺旋测微器和显微镜。 3、电子电路放大法 在电磁类实验中，微小的电流或电压，需要用电子仪器放大再测量。 4、光学放大法 一种是通过光学仪器形成放大得像，如测微目镜；另一种是通过测量放大后的物理量，如拉伸法测量杨氏弹性模量使用的光杠杆。 干扰因素 在物理实验中干扰因素很多，这里就电磁波实验的干扰因素处理进行讨论。 毕奥－萨伐尔实验中的干扰因素主要是地磁场，所以消除地磁场很必要，试验中用一个条形磁铁放在一定的水平位置上，用来消除地磁场的影响。也可以加大流过导线的电流，拉近磁针和导线的距离等。 类比法 类比法?也叫“比较类推法”，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大 类比法的应用 在实验中经常运用类比法，卢瑟福在研究原子的核式结构时，就运用类比的方法 。 牛顿第一个提出重力场是以1/R2的规律衰减，我们类比可以得到电场也会以1/R2的规律衰减，那么磁单级周边的场，只要它们存在，一定会以1/R2的规律衰减。 认识电流大小时，用水流进行类比。认识电压时，用水压进行类比。研究电流的形成原因时，将电流与水流相比较，从分析水流的形成来入手分析电流的形成。 12级通信工程一班二组制作 12级通信工程一班二组 1、19世纪20年代前，磁和电是独立发展的 2、丹麦物理学家奥斯特, 深受康德哲学关于“自然力”统一观点的影响，试图找出电、磁之间的关系 3、他猜测：“如果电流能够产生磁效应的话，这种效应就不可能在电流的方向上发生，这种作用很可能是横向的”。正是因为这样的假设，奥斯特做了有关的实验，并于1820年7月21日发现了电流的磁效应。 1. 通电导体周围存在着磁场 2. 电流的磁场方向跟电流方向有关 奥斯特的实验 装置： 结论： 电流方向 电流方向