第八章 电流磁场.ppt

甘肃工业大学，陈玉红 由安培环路定理，有： 与无限长载流导线的磁场分布同 上页 下页 退出 返回 例6：求环形载流螺线管(螺线环)内部和外部磁场的磁感应强度B，设管上的导线是均匀密绕的,总匝数为N，电流I。 解：选择以r为半径,过P点与 环共轴的圆作为积分路径. 上页 下页 退出 返回 L所围电流为NI，由安培环路定理，有： 磁场不均匀，随r变化。 用R表示环的平均半径，若Rr2-r1,可认为: 同理可得: 为单位长度的匝数 上页 下页 退出 返回 无头无尾闭合曲线 高斯定理 环路定理 起于正电荷终于负电荷不形成闭合曲线 力线 磁场 电场 电场与磁场比较 场量 上页 下页 退出 返回 1 因而在线圈范围内，磁场的性质可视为处处相同 * * magnetic field §1 磁场 磁感应强度 §2 磁通量 磁场的高斯定理 §3 毕－萨定律及应用 §4 磁场的安培环路定理及应用 1819年 奥斯特 磁针的一跳 ★ 基本磁现象 电流的磁效应 阿拉果、安培、 毕奥、萨伐尔、拉普拉斯等物理学家迅速行动 从奥斯特磁针的一跳到对磁现象的系统认识 只用半年时间 说明科学家的锲而不舍的精神 上页 下页 退出 返回 §1 磁场 磁感应强度 一.磁场 电流 或运动电荷周围既有电场 又有磁场 磁场的宏观性质： ①对运动电荷(或电流)有力的作用 ②磁场有能量，磁场是物质的一种存在形式。 ③磁相互作用是通过磁场来实现的。 运动电荷 磁场 运动电荷 激发 激发 作用 作用 上页 下页 退出 返回 磁感应强度 (Magnetic Induction) 或称磁通密度(magnetic flux density) 二.磁感应强度 仿照电场强度矢量，引入： 设有一载流平面线圈（试验线圈），假定： ①线圈的线度很小; ②试验线圈不影响磁场的原有性质。 1.载流线圈的磁矩 上页 下页 退出 返回 设试验线圈的面积为⊿S，线圈的电流为I0，定义 试验线圈的磁矩为： 是矢量，其方向与线圈的法线方向 一致。 线圈的法线方向的单位矢量,与电流成右螺旋系统 实验表明：线圈转到一定位置而平衡，这时线圈方向定义为磁场的方向。 2.磁感应强度 单位：A·㎡ 上页 下页 退出 返回 当线圈从平衡位置转过90度时，线圈所受磁力矩最大，用Mmax表示，实验表明： 实验表明，比值Mmax/Pm仅与试验线圈所在的位置有关，反映各点处场强的强弱。引入磁感应强度 ?单位：特斯拉(T) 上页 下页 退出 返回 §2 磁力线 磁通量 磁场的高斯定理 一.磁力线（magnetic line of force） 1.规定 方向：磁力线上每一点的切线方向； 大小：由磁力线的疏密程度去表示。在磁场中任一点，取一垂直于该点磁感应强度方向的面积元，使通过单位面积的磁力线数目，等于该点磁感应强度的量值 2.典型电流的磁力线 上页 下页 退出 返回 二. 磁通量( magnetic flux) 单位：韦伯(Wb) 1Wb=1T·㎡ ①无头无尾 闭合曲线 ②与电流套连 ③与电流成右手螺旋关系 3.磁力线的性质 匀强磁场 上页 下页 退出 返回 §3 毕－萨定律及应用 一.磁场叠加原理 实验表明： 1.分立电流 2.任意连续电流 三.磁场的高斯定理（磁通连续原理） 无源场 上页 下页 退出 返回 H/m 真空中的磁导率 二.毕--萨定律 电流元(current element) 电流元在空间一点P所产生的 磁感应强度的大小与电流元的大小成正比，与电流元和电流元到P点的矢径之间的夹角的正弦成正比，并与电流元到P点的距离的平方成反比，其方向与 的方向相同，SI制中表达式为 1.表述： 上页 下页 退出 返回 三.磁感应强度的计算方法 磁场中的物质称为磁介质。毕—萨定律同样成立，只需将 换成磁介质的磁导率 ， 称为磁介质的相对磁导率。 为纯系数，真空中为1。 1.毕?萨定律求出dB 2.叠加原理求B 2.磁介质 上页 下页 退出 返回 例1.求一段长L,载流I的直导线的磁场 解： Z X Y 上页 下页 退出 返回 方向沿Z轴的负向 若aL,则导线可视为无限长,此时: 上页 下页 退出 返回 ★ 直电流磁场的特点 1)场点在直电流延长线上 2)长直载流导线 中垂线上一点 各电流元产生的磁感强度方向相同 中垂线上半部分电流与中垂线下半部分电流各提供