大学物理第二章电磁学PPT课件.ppt

主讲：王建星 作业：6-1、6-2、6-3 预习：§6. 4 本章重点： 1 .毕奥-萨伐尔定律 2 .安培环路定理 3 .求磁力的安培定律 大 学 物 理第六章 稳恒磁场（第一讲） 第六章 稳恒磁场 §6. 1 磁感(应)强度 一．基本磁现象 1．安培假说：(1822年) 1) 一切磁现象都是电流 (或运动电荷)产生的; 2) 组成磁铁的最小单元(“磁分子”)是环形电流。 N S I ? + N S N S 磁中性 N S ? 电荷的运动！ 磁现象——磁相互作用： 运动电荷间的相互作用！ 磁性本质： N S I 可解释现象： 为什么N、S 不可分 N S S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N 至今未发现磁单极； 而且目前还无法获得磁单极。 二．磁场 （物质的一种） 1． 运动电荷通过磁场发生相互作用 运动电荷① 磁场 运动电荷② 磁场 2． 磁场对外表现 ① 磁场对引入其中的磁铁、运动电荷或载流导体有磁力作用； ② 载流导体在磁场中移动时，磁场力一般要作功。 与电场的规律非常相似 ——可借用电场的描述方法 三. 磁感(应)强度 (描述磁场强弱的物理量) 磁场对运动电荷的作用力的规律： 磁 场 x O z y 当运动试探电荷以一定速率 v 、沿不同方向通过某点时,电荷所受的磁力不同! 洛仑兹力 1. 存在一个特定的方向： 电荷 沿该向运动不受磁力作用。 + q + q 此方向与电荷种类无关. q q 2.电荷沿不同于特定方向的 (3) 当电荷运动方向与特定方向垂直时，电荷所受磁力最大。 且 比值与位置有关 速度通过场中某点时， 磁力 的方向总是垂直于速度与该 特定方向组成的平面。 三. 磁感(应)强度 (描述磁场强弱的物理量) 比值与位置有关 磁 场 x O z y 定义磁感应强度 大小 (6-4) 方向： 一个可自由转动的小磁针 + q 在该点静止时，N极所指的方向 单位： 特斯拉(T) 1T=1N/(C?m/s) =1N/(A?m) 1 高斯=10?4特 运动电荷在磁场中受力——洛仑兹力 (6-29) + q ? ? q ? 单位正电荷受的洛仑兹力 ——运动电荷不受力的方向。 §6. 3 毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savart law) 电流产生磁场的规律 一．毕-萨定律 I P 借助磁场与电场的相似性 磁场可以叠加： 磁场叠加原理 电流可以分割： 无数个电流元 电流元 大小： Idl?0 方向： 与线元处 I 同向 ? ※ =? 大小： 真空的磁导率 ?0 = 4? ?10?7 N?A?2 方向： I ? ? 和 构成的平面 矢量式 (6-11) ——毕奥-萨伐尔定律 P 矢量式 (6-11) ——毕奥-萨伐尔定律 二．磁场叠加原理 I ? P 磁场中任一点的 (6-12) 积分路径？ ——沿导线 L 使用步骤： ① 任取一 ，写出 的大小、标明方向； ② 建立坐标，将 分解 ? ③ 求各分量的积分和， ④ 合成 或： 大小 标明方向！ 关键是求出 等于每一 个电流元单独存在时在该点产生的 元磁感应强度 的矢量和。 (6-11) ——毕奥-萨伐尔定律 例： 判断下列各点磁感应强度的方向和大小. 7 1 2 3 4 5 6 8 R 方向如图示： ? ? ? 大小 1、5 点 ： 3、7点 ： 2、4、6、8 点 ： 电流元在其延长线上不产生磁场 三．毕奥-萨伐尔定律的应用 1．载流直导线的磁场 I C D a O y z x P ?1 ?2 已知 I，a, ?1, ?2 解：任取一 ? z dl=dz 大小： ?0 Idzsin? dB = —— ——— 4? r2 方向：沿 x 轴负向。 各 均同向 统一变量 z = a cot(???) ? d? dz = a ——— sin2? 2 [ ]2 ? ?0I dB = —— sin? d? 4?a ?0I B= ——(cos?1 ? cos?2) 4?a (6-16) 方向如图 注意式中 ?2?1 ! a r = ———— sin(???) x O + + + + + + + +