电磁学通论教学PPT（共8章）Chapter4恒定磁场.pptxVIP

四、恒定磁场;一、电流产生磁场的规律： 恒定磁场通量定理和环路定理、散度方程和旋度方程以及边值关系； 典型线圈的磁场分布特点和空间磁感线图象，旋转带电体的磁场特别是正弦型球面电流的磁场分布特点。包括其内部为均匀场、外部为偶极场结果的导出。 二、论述了安培力和洛伦兹力，即磁场对载流线圈和运动带电粒子的作用力及其相应的运动特点。 提炼出“安培力判断法”和“回旋运动逆向磁效应”，为复杂场合判断安培力方向、为非均匀场中判断粒子纵向漂移速度的增减，提供了一种快捷可靠的方法。小环流磁矩概念在本章始终被重视，包括其产生的磁场具有偶极场特点，及其在外场中受力公式、力矩公式和相互作用能公式。 三、从类比中发现磁与电的相似，更注重发现磁与电的差异。;4.1安培定律 磁感应强度矢量 ;四、恒定磁场;一、电流产生磁场的规律： 恒定磁场通量定理和环路定理、散度方程和旋度方程以及边值关系； 典型线圈的磁场分布特点和空间磁感线图象，旋转带电体的磁场特别是正弦型球面电流的磁场分布特点。包括其内部为均匀场、外部为偶极场结果的导出。 二、论述了安培力和洛伦兹力，即磁场对载流线圈和运动带电粒子的作用力及其相应的运动特点。 提炼出“安培力判断法”和“回旋运动逆向磁效应”，为复杂场合判断安培力方向、为非均匀场中判断粒子纵向漂移速度的增减，提供了一种快捷可靠的方法。小环流磁矩概念在本章始终被重视，包括其产生的磁场具有偶极场特点，及其在外场中受力公式、力矩公式和相互作用能公式。 三、从类比中发现磁与电的相似，更注重发现磁与电的差异。;4.1安培定律 磁感应强度矢量 ; 自那以后的35年间，电现象和磁现象，或电学理论和磁学理论，作为物理世界两种独立的物事，互不相干，彼此平行发展着。直至1820年，奥斯特实验揭示了电流的磁效应，从而开创了电磁学发展的新纪元。;▲从奥斯特实验到安培定律;19世纪20年代的几乎十年间，许多物理学家涌进了这个新开辟的领域： 一、J.B.毕奥和F.沙伐尔在实验上得出，长直电流对磁极的作用力与距离成反比。 二、P.S.M.拉普拉斯反演出电流元产生的磁场公式，这为求解任意载流体的磁场提供了理论基础，世称这一公式为毕奥-沙伐尔定律。 三、A.M.安培致力于电流磁效应的研究达七年，精心设计了四个精巧实验，以探寻两个载流回路之间相互作用力的规律，并得到了一个普遍表达式，世称其为安培定律。 ;四大典型实验： 小环流、载流螺线管、磁针和磁棒 ;▲安培定律： ;▲磁感应强度矢量 B：;对于线电流， 电流元为 ； 对于体电流场，电流元为 ； 对于面电流场，电流元为 .;磁感强度矢量满足线性叠加关系： 当电流场 ； 当电流场 ； 则当 。 称其为磁场叠加原理。 ;4.2 毕奥-沙伐尔定律 几种典型磁场分布;▲毕奥-沙伐尔定律 ;▲基元磁场的图象和特征;▲倾斜因子 的由来和意义 ;▲载流直导线的磁场;;例题： 一长直导线长度 ，通电流 ，试求其中部区域且距导线 处的磁感值。 考量到目前 ，可得： ;▲载流圆线圈的磁场;在圆心处， ，其磁感强度为;例题： 载流圆线圈半径为1.0cm，通电5.0A，线径为1.0mm，试求其圆心磁感 和边缘磁感 。;▲小环流的磁矩;环流磁矩是一个相当基本的物理量，也是一个十分重要的概念。它是环流磁性的集中体现，环流的磁场、环流的能量、及其在外磁场中的受力和力矩，均与其磁矩m线性相关。 几点阐述: （1）运动于圆周上的带电粒子 同时具有磁矩 m和角动量 L，两者之比为: （4.8’’） 这里， 为该粒子的电量和质量，故称 为该粒子的荷质比。 （2）小环流磁矩与环流几何形状无关，皆以 计之.;（3）大环流磁矩概念: 一个宏观上的大环流可以被细分为大量小环流的连续密排，其中每个小环流均系闭合电流圈而有自己的磁矩 .;▲亥姆霍兹线圈;;;;一长直圆筒表面上密绕有 匝导线，并通以电流 ，而成为一个载流螺线管。;;★如图所示，一个密绕细长螺线管内部中段，存在一相当宽的准匀场区。只在接近管口时， 变化才显著下降为一半。 ★密绕细长载流螺线管，对磁场的强化和均匀化的性能，优于亥姆霍兹线圈。