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磁场的描述毕萨定律运动电荷磁场(打印稿)
Chapter 10. 稳恒电流与稳恒磁场 §10. 2 磁场的描述 毕奥-萨伐尔定律 运动电荷的磁场 · * · §10.2 磁场的描述 毕奥-萨伐尔定律 运动电荷的磁场 一、基本磁现象(录像4’12”) 基本磁现象 二、磁感应强度 当+q沿特定方向运动时: F = 0 。 沿该特定方向作一平面 α 。 其他方向: 实验发现 电子枪 在平面内α : ( 磁场空间 ) ( 洛沦兹力 ) 磁感应强度 : 大小: 方向: F = 0 的方位,该处 小磁针N极指向。 则运动电荷受力: 或 单位:特斯拉 (T) 磁场方向 ( 磁场空间 ) 电子枪 定义 三、磁感线( 线 )及磁通量 线为闭合有向曲线。 N S N S ( 永久性磁铁 ) 线的密度 ∝ 的大小。 I ( 载流螺线管 ) ( 载流直导线 ) 地壳 地核 地幔 S N ( 地球磁场 ) 由于磁感线是闭合的,则: ( 磁场的高斯定理 ) 穿过曲面 S 的磁通量: 磁通量:穿过某曲面的磁感线的条数。 ( 单位:韦伯 Wb ) 1Wb=1T · 1m2 例 如图,非均匀磁场垂直于屏幕:B = k/x ,k 为常数。 求通过屏幕内矩形的磁通量 (a、b、d 已知 ) 。 解 选矩形平面的法线方向 与 同向。 ( 解毕 ) 四、毕奥-萨伐尔定理 从实验中总结出: 大小: 方向: ( 右手关系 ) ( 真空磁导率 ) 电流元: 1. 建立适当的坐标系; 电流元: 如何计算 2. 选取适当的电流元, 方向? 3. 分解: 4. 积分:对称性? 积分上下限? 解 建立坐标系如图。取电流元: 方向: 例 如图,已知载流直导线:I、θ1、θ2 、a,求 B分布。 磁感线为一组以导线为中心轴的同心圆,其绕向于电流方向构成右手关系。 而 ?中部附近,若 a L,则称 为无限长载流直导线: ∞载流直导线的 分布 具有柱对称性。 讨论 ?导线的延长线上,则: 思考 ?端平面上,若 a L,则称为半无限长载流直导线: 有限长载流直导线的 分 布也具有柱对称性吗 ? 端平面 课堂练习 已知载流圆线圈:I、R,求其轴线上 B分布。 解 建立坐标系如图。取电流元: 方向如图 由对称性可知: ?载流圆线圈内磁感 线 的绕向与线圈中的电 流构成右手关系。 方向: 沿 +x 方向。 ?当 时, B = 0 。 当 x = 0 时即圆心处: ?一段载流圆弧导线在 其圆心处: 你能证明该结论吗? 右手四指沿电流方向绕动, 大拇指的指向即为Bo方向。 课堂练习 求下列组合载流导线在 o 处的磁感应强度。 Fig. a Fig. b 答案: 答案: 例 如图无限长均匀载流导体薄板,总电流为I,宽度为 a,求板平面内距其一侧为 b 处的磁感应强度。 解 建立坐标系如图。 电流线密度: 取电流元: 方向: 方向: ( 解毕 ) Chapter 10. 稳恒电流与稳恒磁场 §10. 2 磁场的描述 毕奥-萨伐尔定律 运动电荷的磁场 · * ·
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