大学物理——11-1磁感应强度B.ppt

第十一章 恒定电流的磁场 第11章 恒定电流的磁场 补充：恒定电流 电动势 §11.1磁场 磁感应强度 电流元：回路中无限小的电流。 电流元在磁场中不受力的状态： 磁感应强度 的大小： * 静止电荷——静电场 运动电荷——电场、磁场 稳恒电流产生的磁场不随时间变化——稳恒磁场 第十一章 恒定电流的磁场 内容： 描述磁场的基本物理量——磁感应强度 电流磁场的基本方程——Biot-savart定律 磁场性质的基本方程——高斯定理与安培环路定理 磁场对电流与运动电荷的作用——Lorentz力、Ampere力 中国研制的月球车在做沙漠试验 11.1 磁感应强度 11.2 毕奥-萨伐尔定律 11.3 磁通量 磁场的高斯定理 11.4 安培环路定理 11.5 磁场对电流的作用 11.6 带电粒子在电场和磁场中的运动 11.7 磁介质 一、恒定电流和恒定电场 电流 ：大量电荷的宏观定向运动。 ⑴ 导体中存在自由电荷； 形成电流的两个基本条件： ⑵ 导体中要维持一定的电场。 载流子：导体中宏观定向运动的带电粒子。 S 电流强度（I）：单位时间内通过导体任一横截面的电荷 。 单位：安培 导体中通过任一截面的电流不随时间变化（I = 恒量）。 恒定电流（直流电）： 电流的方向：导体中正电荷的流向。 维持恒定电流的条件是在导体内部建立恒定电场 恒定电场和静电场相同，也遵守静电场的高斯定理和环路定理。 结论： 产生恒定电场的电荷分布必须不随时间变化。 二、电流密度 电流密度：导体中单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电荷为导体中某点处电流密度 的大小， 的方向为该点正电荷定向漂移的方向。 载流子 浓度n ； 载流子电荷 q ； 载流子漂移速度 电流密度矢量： 通过任意横截面的电流 ： 单位： + + + + + + 定义：电流密度 大小： 对任意小面元 ， 对任意 曲面S： ? P 处正电荷定向移动速度方向上的单位矢量 dI 方向: // v dI dS? P I ? 大块导体 三、电源和电动势 + + + + + + + + + 电源：提供非静电力的装置。 外电路：电源外部的电路，正电荷从高电势向低电势运动。 内电路：电源内部正、负两极之间的电路，正电荷克服静电场力做功，从低电势向高电势运动。 非静电场：非静电力与试验电荷电荷量的比值 电动势：将单位正电荷沿闭合回路移动一周的过程中，非静电性电场力所做的功（在电源内部从负极到正极）。 单位：V 结论：电源电动势在数值上等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电性电场力所做的功。 电源电动势的方向：电源内部电势升高的方向； 或在电源内部从负极指向正极。 一、基本磁现象 司南勺 （1）具有磁性，能吸引铁、钴、镍等物质。 （2）具有磁极，分磁北极N和磁南极S。 （3）磁极之间存在相互作用，同性相斥，异性相吸。 （4）磁极不能单独存在。 永磁体的性质： 在磁极区域，磁性最强。 磁偏角 地球是一个巨大的永磁体。 1820年4月哥本哈根大学 电与磁 丹麦物理学家奥斯特 接通电源时，放在边上的磁针轻轻抖动了一下，电流反向时磁针的偏转也反向……电流的磁效应 I I 1820年7月21日，以拉丁文报导了60次实验的结果：电流可以产生磁场。 奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851） 丹麦物理学家，发现了电流对磁针的作用，从而导致了19世纪中叶电磁理论的统一和发展。 磁铁对载流导线、载流导线之间或载流线圈之间也有相互作用。 实验发现： 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。 结论： 1821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。磁性物质的分子中存在回路电流，称为分子电流。分子电流相当于基元磁铁，物质对外显示出磁性，取决于物质中分子电流对外界的磁效应的总和。 1、磁场 1）磁力的传递者是磁场 2）磁场是由运动电荷所激发，参考系是观察者 3）磁场对外的重要表现 电流(或磁铁)?磁场?电流(或磁铁) 静止电荷激发静电场 运动电荷可同时激发电场和磁场。 (1)磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力的作用； (2)载流导体在磁场中移动时，磁场的作用力对载流导体作 功，表明磁场具有能量。 二、磁场 磁感应强度 磁场与电场一样、是客观存在的特殊形态的物质。 2、磁感应强度 　 恒定磁场：磁场分布不会随时间发生变化，一 般可由恒定电流激发而在电流周围空间产生。 小磁针在场点处时其N 极的指向。 描述磁场性质的物理量：磁感应强度 磁感应强度