西安交通大學(xué)醫(yī)用物理學(xué)第九章 第1節(jié)電流的磁場(chǎng)

1、靜電場(chǎng),穩(wěn)恒磁場(chǎng),Ren R,2014-9-19,P344370,穩(wěn)恒磁場(chǎng),REN R,2014-10-15,恒,定,磁,場(chǎng),第九章,磁場(chǎng),安培提出,一切磁現(xiàn)象起源于電荷運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)電荷,運(yùn)動(dòng)電荷,磁場(chǎng),磁場(chǎng)的性質(zhì),1,對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷,或電流,有力的作用,2,磁場(chǎng)有能量,磁場(chǎng)力做功,磁場(chǎng)是特殊物質(zhì)，其物質(zhì)性表現(xiàn)在,磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,在通電閉合回路中取電流元,d,I,l,v,電流元在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力，其特點(diǎn),d,I,l,v,1,電流元在磁場(chǎng)中的方向不同時(shí),受力不同,存在一個(gè)方向使,d,0,F,d,I,l,v,d,0,F,定義,max,d,d,F,B,I,l,B,v,2,當(dāng)電流元的取向與磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,的方

2、向垂直時(shí)，受到的磁場(chǎng)力最,大,磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,的大小,定義該方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度,B,的方向,B,v,d,I,l,v,max,d,d,F,F,單位,特斯拉,T 1T = 10,4,G,表明磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,數(shù)值上等于單位電流元所受的最大磁場(chǎng),力，方向?yàn)榇帕?0,的方向,max,d,F,v,d,I,l,v,B,v,max,d,F,v,d,d,F,I,l,B,v,v,v,3,磁場(chǎng)力,的方向與電流元,和磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,v,安培力公式,d,I,l,v,滿足右手螺旋關(guān)系,磁感應(yīng)強(qiáng)度有各種定義方法，除上述方法外，還可用運(yùn)動(dòng),電荷在磁場(chǎng)中的受力來定義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力,f,qv,B,r,r,r,洛侖茲力公,

3、式,max,d,d,F,B,q,v,磁場(chǎng)力,運(yùn)動(dòng),電荷才受磁力,磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷以單位速度沿垂直于磁場(chǎng),方向通過該點(diǎn)時(shí)所受磁場(chǎng)力，方向?yàn)榇帕?0,的方向,1,電流的磁場(chǎng),一,畢奧薩伐爾定律,靜電場(chǎng),取,d,q,d,E,v,d,E,E,v,v,磁,場(chǎng),取,d,I,l,v,d,B,v,d,B,B,v,v,0,0,2,d,d,4,I,l,r,B,r,v,v,v,畢薩定律,0,r,v,單位矢量,真空中的磁導(dǎo)率,7,0,4,10,H,m,大小,0,2,d,sin,d,4,I,l,B,r,方向：右螺旋法則,d,I,l,v,r,v,B,v,p,1820,年,例如,l,I,d,P,l,I,d,

4、l,I,d,r,v,B,v,r,B,v,r,B,v,r,0,B,二,畢薩定律的應(yīng)用,1,載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng),I,a,d,I,l,v,r,v,B,v,解,0,2,d,sin,d,4,I,l,B,r,求距離載流直導(dǎo)線為,a,處,一點(diǎn),P,的磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,v,0,2,d,sin,d,4,I,l,B,B,r,P,1,2,sin,a,r,2,d,d,sin,a,l,cot,cot,l,a,a,根據(jù)幾何關(guān)系,0,1,2,cos,cos,4,I,a,2,1,0,sin,d,4,I,B,a,I,a,l,I,d,r,P,l,0,2,d,sin,d,4,I,l,B,B,r,1,無限長(zhǎng)直導(dǎo)線,0,1,2,cos,c

5、os,4,I,B,a,1,0,2,0,2,I,B,a,方向：右螺旋法則,B,v,2,任意形狀直導(dǎo)線,P,a,I,1,2,1,0,B,0,0,0,2,cos90,cos180,4,I,B,a,0,4,I,a,B,v,r,v,討,論,I,1,2,P,a,P,x,2,載流圓線圈的磁場(chǎng),R,x,O,求軸線上一點(diǎn),P,的磁感應(yīng)強(qiáng)度,l,I,d,B,d,0,2,d,d,4,I,l,B,r,B,d,根據(jù)對(duì)稱性,0,B,0,2,d,d,cos,cos,4,I,l,B,r,d,x,B,B,2,2,1,2,cos,R,R,r,R,x,2,0,2,2,3,2,2,IR,B,R,x,方向沿,x,軸正向,B,v,r,P

6、,x,I,2,0,2,0,cos,d,4,R,I,l,r,2,2,2,r,R,x,2,0,2,2,3,2,2,IR,B,R,x,1,0,x,載流圓線圈的圓心處,0,2,I,B,R,2,一段圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng),0,2,2,I,B,R,0,4,I,R,I,如果由,N,匝圓線圈組成,0,2,NI,B,R,討,論,求右圖中,O,點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,I,1,3,解,1,0,B,0,2,3,4,2,I,B,R,0,3,8,I,R,R,O,例如,2,I,0,3,1,2,cos,cos,4,I,B,R,I,R,O,1,2,3,0,4,I,R,1,2,3,B,B,B,B,x,R,3,2,0,2,2,3,2,2,

7、IR,B,R,x,2,0,3,2,IR,B,x,0,3,2,IS,x,S,n,m,ISn,p,v,v,定義,m,p,v,3,0,2,x,p,B,m,2,1,2,磁矩,長(zhǎng)直導(dǎo)線,方向指向外,3,載流長(zhǎng)直螺線管,N,匝,軸線上的磁場(chǎng),I,P,d,d,I,In,l,R,已知螺線管半徑為,R,長(zhǎng)度為,L,單位長(zhǎng)度的匝數(shù),n=N/L,l,d,l,B,d,r,2,2,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,d,d,d,2,2,R,I,R,In,l,B,R,l,R,l,cot,l,R,2,2,2,2,2,csc,r,R,l,R,0,d,sin,d,2,B,nI,2,1,2,d,csc,d,l,R,2,1,0

8、,sin,d,2,B,nI,0,2,1,cos,cos,2,nI,1,無限長(zhǎng),載流螺線管,1,0,B,nI,2,0,討,論,2,半,無限長(zhǎng),載流螺線管,兩端,1,2,2,0,0,2,I,B,n,I,b,無限長(zhǎng)載流平板,P,d,B,v,d,x,B,v,解,d,d,I,I,x,b,0,d,d,2,I,B,r,d,P,x,x,B,B,B,d,cos,B,1,0,0,d,P,I,B,b,0,arctan,2,I,b,b,y,2,d,sec,d,x,y,r,v,0,d,2,sec,I,x,by,0,2,2,0,d,2,2,sec,b,I,x,by,x,y,O,d,x,1,arctan,2,b,y,d,B,v,1,tan,x,y,sec,r,y,1,2,3,分析,0,arctan,2,p,I,b,B,b,y,1,0,0,2,2,P,Ib,I,