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11-1 磁感強度 磁場的高斯定理,1. 基本磁現(xiàn)象,中國在磁學(xué)方面的貢獻:,最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象:磁石吸引鐵屑,春秋戰(zhàn)國呂氏春秋記載:磁石召鐵,東漢王充論衡描述: 司南勺最早的指南器具,十一世紀沈括發(fā)明指南針,發(fā)現(xiàn)地磁偏角, 比歐洲的哥倫布早四百年,十二世紀已有關(guān)于指南針用于航海的記載,司南勺,早期的磁現(xiàn)象包括:,(1)天然磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)。,(2)條形磁鐵兩端磁性最強,稱為磁極。一只能夠在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的條形磁鐵,平衡時總是順著南北指向。指北的一端稱為北極或N極,指南的一端稱為南極或S極。同性磁極相互排斥,異性磁極相互吸引。,(3)把磁鐵作任意分割,每一小塊都有南北兩極,任一磁鐵總是兩極同時存在。,(4)某些本來不顯磁性的物質(zhì),在接近或接觸磁鐵后就有了磁性,這種現(xiàn)象稱為磁化。,基本磁現(xiàn)象,1820年 奧斯特 磁針的電碰撞實驗,電流的磁效應(yīng),磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有沒有聯(lián)系?,安培提出分子電流假設(shè):,磁現(xiàn)象的電本質(zhì)運動的電荷產(chǎn)生磁場,基本磁現(xiàn)象,奧斯特,2. 磁感應(yīng)強度,設(shè)帶電量為q,速度為v的運動試探電荷處于磁場中,實驗發(fā)現(xiàn):,(2)在磁場中的p點處存在著一個特定的方向,當(dāng)電荷沿此方向或相反方向運動時,所受到的磁力為零,與電荷本身性質(zhì)無關(guān);,(1)當(dāng)運動試探電荷以同一速率v沿不同方向通過磁場中某點 p 時,電荷所受磁力的大小是不同的,但磁力的方向卻總是與電荷運動方向( )垂直;,(3)在磁場中的p點處,電荷沿與上述特定方向垂直的方向運動時所受到的磁力最大(記為Fm), 并且Fm與qv的比值是與q、v無關(guān)的確定值。,方向:小磁針平衡時N 極的指向。,大?。?單位:特斯拉(T) 高斯(Gs),由實驗結(jié)果可見,磁場中任何一點都存在一個固有的特定方向和確定的比值Fm/(qv),與試驗電荷的性質(zhì)無關(guān),反映了磁場在該點的方向和強弱特征,為此,定義一個矢量函數(shù):,磁感強度,3. 磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),幾種不同形狀電流磁場的磁感應(yīng)線,3.1 磁感應(yīng)線的性質(zhì),與電流套連,閉合曲線(磁單極子不存在),互不相交,方向與電流成右手螺旋關(guān)系,規(guī)定:通過磁場中某點處垂直于 矢量的單位面積的磁感應(yīng)線數(shù)等于該點 矢量的量值。 磁感應(yīng)線越密,磁場越強;磁感應(yīng)線越稀,磁場就越弱,磁感線的分布能形象地反映磁場的方向和大小特征。,3.2 磁通量,磁通量:穿過磁場中任一給定曲面的磁感線總數(shù)。,對于曲面上的非均勻磁場,一般采用微元分割法求其磁通量。,磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),單位:韋伯(Wb),對所取微元,磁通量:,對整個曲面,磁通量:,磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),穿過任意閉合曲面S的總磁通必然為零,這就是磁場的高斯定理。說明磁場是無源場。,3.3 磁場的高斯定理,由磁感應(yīng)線的閉合性可知,對任意閉合曲面,穿入的磁感應(yīng)

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