大學物理 磁學 1.ppt

1、1822年，安培提出了關于物質磁性本質的假說：,一切磁現(xiàn)象的根源是電流的存在，磁性物質的分子中存在著回路電流（稱為“分子電流”），每個分子電流相當于一個小磁針（稱為“基元磁鐵”）。物質的磁性決定于物質中分子電流對外界磁效應的總和。,(四)安培假說,（1）試探電荷q以同一速 率v沿不同方向運動,結論：1 、 F v和B所組成 的平面,3、電荷q沿磁場方向運動時，F(xiàn)=0,2、F大小與V,B的 夾角有關,4、電荷q垂直磁場方向運動時，F(xiàn) = Fmax,（2）在垂直磁場方向改變速率v，改變試探電荷電量q。,結論：在磁場中同一點，F(xiàn)max/qv為一恒量，而在不同的點上， Fmax/qv的量值不同。,定義

2、磁感應強度的大小：,磁感應強度 的方向一般可以由小磁針的磁北極N的指向表示，對正電荷而言，也可以用矢量的矢積 確定.,磁感應強度的單位： “特斯拉”（T）,“高斯”（Gs）,三、磁感應線,磁感應線也稱B線，它是為形象描繪磁場的空間分布而人為繪制出的一系列曲線。,1、磁感應線上任一點的切線方向，就是該點處磁感應強度B的方向。,2、垂直通過單位面積的磁感應線條數(shù)等于該處磁感應強度B的大小。,通電螺繞環(huán)的磁感應線,磁感應線的特點：,1、磁感應線是連續(xù)的，不會相交。,2、磁感應線是圍繞電流的一組閉合曲線，沒有起點，沒有終點。,四、磁通量,磁通量：通過磁場中某一曲面的磁感應線條數(shù)。,單位： “韋伯”（W

3、b）,1、均勻磁場通過平面的通量計算,2、非均勻磁場的通量計算,若是閉合曲面以曲面外法線方向為正,五、磁場中的高斯定理,在磁場中通過任意閉合曲面的磁感應強度通量等于零說明磁場是“無源場”,由于磁感應線是無頭無尾 的閉合曲線，故總通量為零,1,如圖 ,在均勻磁場B中,有一半徑為R的圓面,其法 線方向與B的方向的夾角為60度,則通過以該圓面為邊線的任意曲面S的磁通量為?,R,B,2,已知磁場的 , 求通過一開口向Z軸正向半徑為R的半球殼的磁通量的大小為?(Wb),8-3 畢奧-薩伐爾定律,一、畢奧-薩伐爾定律,電流元,1820年，畢奧和薩伐爾用實驗的方法證明：長直載流導線周圍的磁感應強度與距離成反

4、比與電流強度成正比。,拉普拉斯對此結果作了分析，提出了電流元產生磁場的關系式。,畢奧-薩伐爾定律：,真空中的磁導率： o= 4 10-7 TmA-1,電流元在空間任一點P產生的磁感應強度 的大小與電流元 成正比，與距離r的平方成反比，與 和電流元 到場點P的矢徑之間的夾角的正弦成正比。其方向與 一致。,二、運動電荷的磁場,設：n為單位體積里的電荷數(shù),單個電荷激發(fā)的磁場,運動電荷的磁感應強度公式：,三、畢奧-薩伐爾定律的應用,1. 直線電流在任意點P的磁場,幾何關系: （統(tǒng)一積分變量）,注意：,1、1 ，2 角,1指的是Po線與P和電流始端A的連線的夾角,2指的是Po線與P和電流末端B的連線的夾

5、角,2、1 ，2 角的正負,從Po旋轉到PA（或PB) 旋轉方向與電流流向相同為正 相反為負,B,A,B,B,在OP同側都取正，異側時,討論： 1.當直線電流為“無限長”時,2.若導線為“半無限長”,其一端,3.在AB的延長線上的點B=0,2. 圓電流軸線上任意點P的磁場,x,y,x,由對稱性：,方向沿軸線向右 與電流流向成右螺旋,設：S = R2,載流線圈的磁矩：,若有N匝,與書第252頁電偶極子的式子對照,討論: (1)圓心處 (2)遠離圓心處,(3)半圓環(huán)電流I在圓心處的B？1/4圓環(huán)時圓心 處的B？N度圓環(huán)圓心處的B？,半徑為R的圓盤均勻帶電，電荷密度為。若該圓盤以角速度繞圓心o旋轉，求軸線上距圓心x處的磁感應強度以及磁矩。,解：,磁矩：,.,討論:,(1)當螺線管為無限長時：,(此結果適用于 整個螺線管內部),(2)“ 半無限長”螺線管一端,3. 有限長載流螺線管軸線上P點的磁場,n為單位長度上的匝數(shù),無限長載流薄平板寬度為a，均勻地通以電流強度I。求正上方處P點的磁感應強度。,解：,根據(jù)對稱性： By= 0,y,x,y,方向：沿x軸（如圖所示）,討論：,(1)當ya時：,（2）當y