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恒定磁场 §7.1 恒定电流 电动势 7-1-3 电源和电动势 §7.2 磁场 磁感应强度 7-2-2 磁场和磁感应强度 7-2-3 磁感应线 §7.3 毕奥-萨伐尔定律 7-3-2 毕奥-萨伐尔定律的应用 7-3-3 运动电荷的磁场 §7.4 磁场中的高斯定理 7-4-2 磁场中的高斯定理 §7.5 安培环路定理 7-5-2 安培环路定理的应用 A d (4) * o I (5) * 3. 载流密绕直螺线管内部轴线上的磁场 x r O R x 螺线管半径为 R 导线中电流为 I 单位长度线圈匝数 n 在螺线管上的 x 处截取一小段 x r O R x 无限长螺线管: 例1 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ν。 圆电流面积: 电流: 电子角动量: 磁矩: O y x I P b a 例2 无限长载流平板,宽度为a,电流为I。求正上方处P点的磁感应强度。 解: dB dBx dBy ? ? r x dx dI 根据对称性: By= 0 O y x I P b a dB dBx dBy ? ? r x dx dI ? P x x R 例5 半径为R的圆盘均匀带电,电荷密度为?。若该圆盘以角速度?绕圆心O旋转,求轴线上距圆心x处的磁感应强度以及磁矩。 解: dr r dB 磁矩: Idl + + + + + + v I S 运动电荷的磁感应强度公式: - v + v r r 7-4-1 磁通量 磁通量Φ:通过磁场中某一曲面的磁感应线条数。 单位: 韦伯(Wb) 在磁场中通过任意闭合曲面的磁感应强度通量等于零。 取曲面外法线方向为正。 * * 7-1-1 恒定电流和恒定电场 电流 :大量电荷的定向运动。 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:导体中承载电荷的粒子。 S 电流(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。 7-1-2 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: 通过任意曲面的电流 : 单位: + + + + + + + + + 电源:提供非静电力的装置 外电路:电源外部的电路,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,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,非静电场力所做的功。 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。 7-2-1 磁的基本现象 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,磁性较强 磁偏角 地球是一个巨大的永磁体。 1820年4月,丹麦物理学家奥斯特(H.C.Oersted,1777-1851)发现了小磁针在通电导线周围受到磁力作用而发生偏转。 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。 运动电荷 磁场 运动电荷 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。 反映磁场性质的物理量:磁感应强度 磁感应强度 的方向: 小磁针在场点处时其N 极的指向。 实验: 1. 点电荷q0以同一速率v沿不同方向运动。 实验结果: (4)电荷q0垂直磁场方向运动时, (3)电荷q0沿磁场方向运动
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