《大学物理精品课件-华南理工》第19章稳恒磁场（兰底）.pptVIP

* 一、电流与电流密度 1.电流 设在 时间内通过导体某一截面的电荷量为 ,则电流 强度: 标量; 方向:正电荷运动的方向 单位:A(安培) 形成电流的带电粒子(称载流子):电子,质子,正负离子等 第十九章 稳恒磁场 §19－1 稳恒电流 2、电流密度 则通过任一截面的电流： 定义：电流密度是一个矢量，在导体中某一点 该矢量的方向代表该点电流的方向；其 大小等于通过与该点电流方向垂直的单 位面积中的电流值。记为：“j”。 单位： 讨论： （1）导体中有n种载流子。 表示第i种载流子的数密度、电量和速度， 表示该载流子的电流密度，则通过 面的电流 总电流密度 则 （2）导体只有一种载流子——自由电子，但各自由电子 速度不同。 设电子电量为e，单位体积内以速度 运动的电子数为 则： 平均速度 n为单位体积中总电子数 无外场时，电子作无规则热运动 ，所以无电流 （3）对于一个有限的面积S，通过它的电流应为通过各面 元的电流的代数和。 S 在电流场中，通过某一面积的电 流就是通过该面积的电流密度的 通量，是一个代数量。 （4）通过一个封闭曲面S的电流。 据电流密度的意义知，实际表示净流出封闭面的电流。 根据电荷守恒定律，经封闭面流出的电量应等于面内电荷 的减少，即 电流的连续性方程 二、欧姆定律和电阻 1、欧姆定律 而 电阻定律 是电阻率 是电导率 2、欧姆定律的微分形式 代入 得 三、电动势 1、维持稳恒电流的条件 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － A B I I ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － A B I I R + - 2、电源的电动势 定义：把单位正电荷从电源负极通过电源内部移到正极 非静电力所做的功。 若电源移动电荷dq时，做功dA，有： 设 为非静电力场强，则dA 则 由于 仅在电源内部，在外部 标量 方向：由负极经电源内部到正极 一、磁场 S N 磁铁 S N 磁铁 电流 电流 磁场 磁场 磁场---磁铁或电流周围存在的一种能显示磁力 的物质。 对外表现： 1）磁场对磁铁、对电流、对运动电 荷均有磁作用力； 2）载流导体在磁场中移动时，磁场 的作用力对它作功。 §19-2磁场 与磁感应强度 二、磁感应强度 设元线圈面积为 ，电流为 试验元件：小载流线圈 元线圈的磁矩 ： 实验发现：将载流线圈放入稳恒磁场中，受磁力矩作用 而转动，转至某一方向稳定平衡（称线圈平衡 位置）。 规定：线圈处于稳定平衡位置的法线正向为磁场方向。 实验表明：规定方向与该处磁针N极方向相同。 载流线圈从平衡位置转过 时，受磁力矩最大 引入磁感应强度 单位：特斯拉（T） 规定：1）磁力线上各点的切线方向应代表该点 的磁感应强度的方向。 2）通过垂直于磁力线单位面积的磁力线 数应等于这一点磁感应强度的大小。 N S 三、磁感应线 N N S S N S I I I 特点： 1）任何两磁感应线不相交且自成无头无尾的闭 合线（涡旋场） 2）磁感应线越密的地方磁场越强。磁感应线总 与电流相套合，且符合右手螺旋法则。 §19-3毕奥－萨伐尔定律 一.毕—萨定律是电流激发磁场的基本规律.19世纪20年代,法国科学家毕奥和萨伐尔分析了大量实验资料,又同拉普拉斯经过严密的数学分析、逻辑推理而得到的. P θ 内容表述： 在一段载流为I的导线上取电流元 ,它在某场点P处产生的磁感应强度 的大小与电流 的大小成正比,与电流元 所在处到场点P的位矢 和电流元 间的夹角θ的正弦sin θ成正比,而与位矢 大小成平方反比. 表达式： 矢量式 其中 真空中的磁导率 有限载流导体： 的方向： 垂直于电流元 与 组成的平面， 指向由右手螺旋确定。 二、毕－萨定律的应用 例19-6.求载流直导线的磁场. 方向： 垂直纸面向里 解:在载有电流I长度为L的直导线上取一电流元 ,则 它在距离导线a的P点产生的磁感应强度大小为 可看出导线上各电流元在P点 产生的 的方向相同.因 此求磁感应强度 的矢量积分 变成标量积分.即 须