大学物理磁场1课件.ppt

第十七章 磁场的源 奥斯特实验 奥斯特实验表明 长直载流导线使与之平行放置的磁针受力偏转——电流的磁效应 磁针是在水平面内偏转的 ——横向力 突破了非接触物体之间只存在有心力的观念——拓宽了作用力的类型 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 评价 Ampere写道：“Oerster先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了”． Faraday评论说：“它突然打开了科学中一个一直是黑暗的领域的大门，使其充满光明”． 相关实验 9.18 Ampere圆电流对磁针作用 9.25 Ampere平行电流之间的作用 9.25 Arago 钢片被电流磁化实验 10.30 Biot 和 Savart 载流弯折导线对磁极作用 Ampere 磁铁对电流的作用 确定载流螺线管极性 实验表明载流螺线管相当于磁棒，螺线管的极性与电流成右手螺旋关系 一系列实验表明 磁铁 ?——? 磁铁 电流 ?——?电流 都存在相互作用 安培的研究课题 在磁场的起源方面，安培提出更深入的问题，显示出大师的风范 安培认为： 磁现象的本质是电流 磁性物质的磁性来源于“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 “分子”电流 所谓“分子”，是指构成物质的基元，当时对物质结构和分子、原子的认识还很肤浅 每个分子都有电流环绕着，当分子排列整齐时，它们的电流合起来就可以满足磁棒的磁性所需要的电流 磁化可视为使物质中的分子电流排列整齐显示出总体效果 ? 求圆电流中心的磁感强度 解：任取电流元 各电流元的磁场方向相同，大小可以直接相加 半园？ ?圆？ 半园的轴线上成立吗？ §1 基本磁现象 N S 南极 北极 N S N S 19世纪20年代以前，磁和电是各自独立发展的 奥斯特（丹麦物理学家 Hans Christian Oersted）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 1820年4月 螺线管与磁铁相互作用时显示出N极和S极 Ampere 通电导线受马蹄形磁铁作用而运动 永磁现象：分子电流的取向不能完全恢复。 铁、镍、钴及其合金 以“分子电流”取代磁荷 ——能解释磁棒与载流螺线管的等效性 可将种种磁相互作用归结为电流之间的相互作用 ? 磁现象起源于运动电荷 ? 运动电荷在其周围激发磁场， 磁场给场中的运动电荷以作用力 分子电流的两个面对应N、S极 磁单极问题 一.磁场 洛仑兹力公式 §2 磁场 磁感强度 电流或运动电荷周围既有电场又有磁场 磁场的宏观性质：?对运动电荷(或电流)有力的作用 ?磁场有能量、动量 二.磁感强度 运动电荷在电磁场中受力： 电场力，与电荷的运动状态无关 磁场力，运动电荷才受磁力 ? 定义磁感强度： 单位：特斯拉(T) ? 普遍情况下的洛仑兹力，电磁学基本规律之一 与带电粒子速度大小、电磁场是否恒定无关 方向: 垂至于 大小： 磁力： ?无头无尾的闭合曲线 §3 磁力线 磁通量 磁场的高斯定理 ?与电流套连 ?与电流成右手螺旋关系 一.磁力线 1. 典型电流的磁力线 I 2. 磁力线的性质 二. 磁通量 单位：韦伯(Wb) 三.磁场的高斯定理（磁通连续原理） 微分形式 无源场 §4 毕奥－萨伐尔定律 ：真空中的磁导率 毕奥－萨伐尔根据实验结果分析得出，电流元产生磁场的规律 电流元 在空间 点 产生的磁场 为： 电流元 ： 满足叠加原理： 例1：直线电流的磁场。 当 , 时， 讨论： 无限长直电流： 当 , 时， 半无限长直电流： 方向？ 例2：载流圆线圈轴线上的磁场 在圆心处： 由对称性分析可知，B的方向沿x轴正向