[理化生]磁场1第8章.ppt

几何关系: (统一积分变量） d + a 讨论： 1.当直线电流为“无限长”时 2.若导线为“半无限长”,则 或 2. 圆电流轴线上任意点P的磁场 x y θ x 由对称性： dBx θ 方向沿轴线向右与电流流向成右螺旋 设：S = ?R2 定义载流线圈的磁矩： I I 若有N匝， 电偶极子 电偶极矩 磁偶极子 磁偶极矩 (类似) 讨论: (1)圆心处, (2)远离圆心处, 3. 有限长载流螺线管轴线上P点的磁场 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + + + + + + + + + + + + + + + + + + + R β 1 β 2 β R l P dl n为单位长度上的匝数 I I 讨论: (1)当螺线管为无限长时： (此结果适用于整个螺线管内部) (2)“ 半无限长”螺线管 或 则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + + + + + + + + + + + + + + + + + + + β 1 2 β P [ 例1 ] 在真空中有一无限长载流直导线， 试求：通过其右侧矩形线框的磁通量。 l dx b a I x + 解： [ 例2 ]在玻尔的氢原子模型中，电子绕原子核运动相当于一个圆电流，具有相应的磁矩（称为轨道磁矩）。求轨道磁矩?与轨道角动量之间的关系。 解： 设电子的轨道半径为r，每秒转速为f。 电流强度： 圆电流面积： 电子角动量： 磁矩： [ 例3 ] 无限长载流薄平板宽度为a，均匀电流强度为I。求正上方处P点的磁感应强度。 解： o y x I P a x dx r dI dBx dBy ? dB ? 根据对称性： By= 0 y ? ? o y x I P y a x dx r dI dBx dBy ? dB ? ? ? * 说明： （1）在磁学部分遵循先讲磁场，再讲磁力的顺序，即先讲第8章，再讲第7章，与教材顺序不同。 （2）教材中8.5节“与变化电场相联系的磁场”将放在第十一章麦克斯韦方程组讲授。 （3）教材中8.6节“平行电流间的相互作用力”将放在第7章磁力中讲授。 （4）磁学部分讲授内容与顺序与教材有所出入，同学们可将课件拷回参考 第8章 真空中的磁场（磁场的源） 本章讨论：恒定电流产生的磁场 ·磁场的描述 ·磁场的计算 §8-1 磁感应强度 磁场的Gauss定理 一.基本磁现象 永磁体的性质： （1）永磁体具有磁性，能吸引铁、钴、镍等物质。 （2）永磁体具有磁极，分磁北极N和磁南极S。 同性相斥，异性相吸。 N S （4）磁极不能单独存在。 （3）磁极之间存在相互作用， S N N S （1）1819-1820年间，丹麦物理学家奥斯特发现： 在载流导线附近的小磁针会发生偏转 N S I （2）1820年安培发现： 放在磁体附近的载流导线或线圈 会受到力的作用而发生运动。 S N F I (3)电流与电流之间存在相互作用 I I + + - - I I + + - - (4) 磁场对运动电荷有作用 S 电子束 电子束 N + 实验总结出有以下几点基本磁现象： ⑴ 磁铁有磁极存在，磁极间有相互 作用（同性相斥，异性相吸）； ⑵ 电流对磁针有作用； ⑶ 运动电荷对磁针有作用； ⑷ 磁铁对通电导线有作用； ⑸ 磁铁对运动电荷有作用； ⑹ 电流之间有相互作用。 结论： 磁现象与电荷的运动有着密切的关系。运动 电荷既能产生磁效应，也能受磁力的作用。 1822年，安培提出了关于物质磁性的本质假说 一切磁现象的根源是电流的存在，磁性物质的分子中存在着回路电流（称为“分子电流”）， 每个分子电流相当于一个小磁针（称为“基元磁 铁”）。物质的磁性决定于物质中分子电流对外 界磁效应的总和。 法拉第提出场的概念，认为这些作用不是超距作用，而是电流产生磁场，磁场对电流产生作用。 归 纳 出 以 下 图 象： （反映磁场性质的基本物理量） 二.磁感应强度矢量 如何定义 ？ 由实验得到： （1）点电荷q以同一速 率v沿不同方向运动 + 结论：1、F ? v 2、F大小随v方向变化 3、电荷q沿磁场方向或其反方向运动时，F=0 4、电荷q垂直磁场方向运动时，F = Fmax （2）在垂直磁场方向改变速率v，改变点电荷电量q。 结论：在磁场中同一点，Fmax/qv为一恒量，而 在不同的点上， Fmax/qv的量值不同。 (场分布） 定义磁感应强度的大小： 如何定义方向？ B 的方向定义为该点运动电荷不受力的方向，即“零力线方向”。 规定：小磁针北极的指