磁感應(yīng)強(qiáng)度PPT課件

第11章真空中恒定電流的磁場(chǎng),標(biāo)題簡(jiǎn)介,真空：限定了空間中不存在介質(zhì)磁場(chǎng)：是物質(zhì)的一種形式。磁鐵與磁鐵、電流與電流、磁鐵與電流之間的相互作用是通過磁場(chǎng)來傳遞的。磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力的作用，磁場(chǎng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或者電流要做功，說明磁場(chǎng)具有質(zhì)量、能量和動(dòng)量。恒定磁場(chǎng)：又稱為靜磁場(chǎng)，指磁感應(yīng)強(qiáng)度不隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，但在空間不同位置可以有不同的值。靜磁場(chǎng)是由恒定電流（或者說恒定運(yùn)動(dòng)的電荷）產(chǎn)生的磁場(chǎng)。變速運(yùn)動(dòng)的電荷要產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)。,對(duì)磁場(chǎng)的感性認(rèn)識(shí),在磁體周圍有人眼看不見的磁場(chǎng)。用鐵屑我們能夠發(fā)現(xiàn)這種磁場(chǎng)是什么樣子的。當(dāng)鐵屑在磁場(chǎng)中時(shí)，它們就圍繞著磁體形成一個(gè)磁場(chǎng)的圖形。,.,4,主要內(nèi)容：,電流產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)的描述：磁場(chǎng)的規(guī)律：Biot-savartslawGausstheoremAmperescirculationtheorem,主要內(nèi)容(續(xù))：,磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用磁場(chǎng)對(duì)閉合載流導(dǎo)線的作用,洛倫茲力,安培力,磁力矩,本章學(xué)習(xí)方法,對(duì)比與靜電場(chǎng)的研究方法類似與靜電場(chǎng)的研究結(jié)論對(duì)比,11-1磁感強(qiáng)度磁場(chǎng)的高斯定理,1.基本磁現(xiàn)象,中國(guó)在磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)：,最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象：磁石吸引鐵屑,春秋戰(zhàn)國(guó)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(jì)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(jì)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(qiáng)，稱為磁極。一只能夠在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的條形磁鐵，平衡時(shí)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(shí)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,自然界的各種基本力可以互相轉(zhuǎn)化。究竟電是否以隱蔽的方式對(duì)磁體有作用？,17世紀(jì)，吉爾伯特、庫(kù)侖曾認(rèn)為：電與磁無關(guān)！,1731年英國(guó)商人,雷電后，刀叉帶磁性！,1751年富蘭克林,萊頓瓶放電后，縫衣針磁化了！,1812年奧斯特,1820年4月哥本哈根大學(xué),電與磁,丹麥物理學(xué)家奧斯特,接通電源時(shí)，放在邊上的磁針輕輕抖動(dòng)了一下，電流反向時(shí)磁針的偏轉(zhuǎn)也反向電流的磁效應(yīng),I,1820年7月21日，以拉丁文報(bào)導(dǎo)了60次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。,1820年奧斯特磁針上的電碰撞實(shí)驗(yàn),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(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場(chǎng),基本磁現(xiàn)象,奧斯特,靜止電荷,靜止電荷,靜止電荷之間的作用力電力,運(yùn)動(dòng)電荷之間的作用力電力+磁力,運(yùn)動(dòng)電荷,運(yùn)動(dòng)電荷,說明,1、磁場(chǎng)由運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)產(chǎn)生;,3、磁場(chǎng)有能量、,二、磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度,電場(chǎng),磁場(chǎng)傳遞磁相互作用,2、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)有力的作用;,.,13,如何描述磁場(chǎng)的特性？,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定空間一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,1、類比：靜電場(chǎng)中用試探電荷研究電場(chǎng),磁場(chǎng)：用運(yùn)動(dòng)試探電荷研究磁場(chǎng)，用表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。,2、對(duì)運(yùn)動(dòng)試探電荷有什么要求？,對(duì)運(yùn)動(dòng)試探電荷的要求,要求此運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)該充分小，小到它不能影響我們所研究的原來的磁場(chǎng),此電荷的線度應(yīng)該充分小，小到某一時(shí)刻所處的位置就是一個(gè)幾何點(diǎn)。故應(yīng)該要求它還是一個(gè)點(diǎn)電荷。,3、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到力的作用，受力大小與下列因素有關(guān)：F與V和B的夾角有關(guān)：當(dāng)V與B平行時(shí)，F(xiàn)=0;當(dāng)V與B垂直時(shí)，F(xiàn)=Fmax,q沿此直線運(yùn)動(dòng)時(shí),定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度,于是,，設(shè)該比例系數(shù)為B?？芍狟是與電荷無關(guān)而僅與該點(diǎn)磁場(chǎng)性質(zhì)有關(guān)的物理量,大?。?方向：沿的方向,單位T或Gs1Gs=104T,由此，可以唯一地確定空間任意點(diǎn)的,討論,1.由,劃分磁場(chǎng)為：,均勻磁場(chǎng)：空間各處的大小相等，方向相同非均勻磁場(chǎng)：空間各處的大小或者方向不同,2.,3.磁場(chǎng)的高斯定理(磁通連續(xù)原理),幾種不同形狀電流磁場(chǎng)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(chǎng)中某點(diǎn)處垂直于矢量的單位面積的磁感應(yīng)線數(shù)等于該點(diǎn)矢量的量值。磁感應(yīng)線越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)；磁感應(yīng)線越稀，磁場(chǎng)就越弱，磁感線的分布能形象地反映磁場(chǎng)的方向和大小特征。,3.2磁通量,磁通量：穿過磁場(chǎng)中任一給定曲面的磁感線總數(shù)。,對(duì)于曲面上的非均勻磁場(chǎng)，一般采用微元分割法求其磁通量。,磁場(chǎng)的高斯定理(磁通連續(xù)原理),單位：韋伯(Wb),對(duì)所取微元，磁通量：,對(duì)整個(gè)曲面，磁通量：,磁場(chǎng)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(chǎng)的高斯定理。說明磁場(chǎng)是無源場(chǎng)。,3.3靜磁場(chǎng)的高斯定理,由磁感應(yīng)線的閉合性可知，對(duì)任意閉合曲面，穿入的磁感應(yīng)線條數(shù)與穿出的磁感應(yīng)線條數(shù)相同，因此，通過任何閉合曲面的磁通量為零。,高斯定理的積分形式,磁場(chǎng)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(chǎng)的高斯定理