大學(xué)物理 第七章穩(wěn)恒磁場(chǎng)

1、本章題頭內(nèi)容提要第一節(jié)司南奧斯特實(shí)驗(yàn)電子束偏轉(zhuǎn)雙電流作用磁雙極不可分磁起源結(jié)論1822年法國科學(xué)家安培提出了有關(guān)物質(zhì)磁性本質(zhì)的假說年法國科學(xué)家安培提出了有關(guān)物質(zhì)磁性本質(zhì)的假說 一切磁現(xiàn)象的根源都是電流一切磁現(xiàn)象的根源都是電流. . 磁性物質(zhì)的分子中，存在著小的回路電流，稱為磁性物質(zhì)的分子中，存在著小的回路電流，稱為 分子電流分子電流-+vNSNSNS磁中性磁中性NS 磁鐵的磁性是分子電流形成的磁鐵的磁性是分子電流形成的 如果某種物質(zhì)的分子電流都按一定方向排列起來，如果某種物質(zhì)的分子電流都按一定方向排列起來， 這種物這種物質(zhì)在宏觀上就會(huì)顯示出質(zhì)在宏觀上就會(huì)顯示出N N、S S極來極來 。第二節(jié)一

2、、磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)電流電流電流電流 一切磁現(xiàn)象，都是由運(yùn)動(dòng)電荷或電流產(chǎn)生一切磁現(xiàn)象，都是由運(yùn)動(dòng)電荷或電流產(chǎn)生的的在運(yùn)動(dòng)電在運(yùn)動(dòng)電荷的周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)荷的周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)的主要表現(xiàn)是：對(duì)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的主要表現(xiàn)是：對(duì)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷或載流導(dǎo)體有磁力的作用電荷或載流導(dǎo)體有磁力的作用. .這種作用是通過這種作用是通過“場(chǎng)場(chǎng)”來傳來傳遞的遞的. . 磁場(chǎng)對(duì)磁鐵、對(duì)電流、對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷均有磁作用力；磁場(chǎng)對(duì)磁鐵、對(duì)電流、對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷均有磁作用力； 磁場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)，它的物質(zhì)性表現(xiàn)在磁場(chǎng)磁場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)，它的物質(zhì)性表現(xiàn)在磁場(chǎng) 具有一定的能量具有一定的能量. 磁場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)磁場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)二、磁感應(yīng)

3、強(qiáng)度矢量二、磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量1. 1.磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(a) (a) 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與該點(diǎn)小磁針當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與該點(diǎn)小磁針N N極的指向平行時(shí)，極的指向平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷不受磁力作用。運(yùn)動(dòng)電荷不受磁力作用。(b)(b)當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷以某一速率沿垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向進(jìn)入當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷以某一速率沿垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，它所受到的磁力最大磁場(chǎng)時(shí)，它所受到的磁力最大. .maxFq v實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)驗(yàn)證明：vqFBmax2. 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小磁感應(yīng)強(qiáng)度大小: 1.1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 的方向：的方向：正電荷通過磁場(chǎng)正電荷通過磁場(chǎng)中某點(diǎn)受力為零時(shí)，且其運(yùn)動(dòng)方向與該點(diǎn)

4、小磁針中某點(diǎn)受力為零時(shí)，且其運(yùn)動(dòng)方向與該點(diǎn)小磁針N N極的指向相同，規(guī)定這個(gè)方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度極的指向相同，規(guī)定這個(gè)方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度 的方向。的方向。 BB2. 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T(特斯拉特斯拉)，即，即111T=1N Am第三節(jié)磁感應(yīng)線圖象磁通量續(xù)上例磁場(chǎng)高斯定理第四節(jié)電流元畢薩定律應(yīng)用說明四指由電流繞向場(chǎng)點(diǎn)，拇四指由電流繞向場(chǎng)點(diǎn)，拇指指向?yàn)榇艌?chǎng)方向。指指向?yàn)榇艌?chǎng)方向。適用于直電流適用于直電流適用于圓（弧形）電流適用于圓（弧形）電流拇指指向電流方向，四指拇指指向電流方向，四指繞向?yàn)榇艌?chǎng)方向。繞向?yàn)榇?/p>

5、場(chǎng)方向。例例小結(jié)延長(zhǎng)線延長(zhǎng)線0 B nIB0 lNn 均勻密繞均勻密繞無限長(zhǎng)無限長(zhǎng)直直螺線管的磁場(chǎng)螺線管的磁場(chǎng)Il例解任意載流導(dǎo)體解任意載流導(dǎo)體o點(diǎn)處的磁場(chǎng)；點(diǎn)處的磁場(chǎng)；（1 1）IIao1l2l對(duì)對(duì)1l02101B對(duì)對(duì)2lar 0212aIBBO402方向指向紙內(nèi)方向指向紙內(nèi)解題解題1 1、應(yīng)用比應(yīng)用比-薩定律和疊加原理以及典型場(chǎng)公式薩定律和疊加原理以及典型場(chǎng)公式)cos(cos4210rIBo無限長(zhǎng)直線電流的磁場(chǎng)限長(zhǎng)直線電流的磁場(chǎng)02rIBo有限長(zhǎng)直線電流的磁場(chǎng)有限長(zhǎng)直線電流的磁場(chǎng)載流圓線圈在圓心處的磁場(chǎng)載流圓線圈在圓心處的磁場(chǎng)RIBo2依據(jù)依據(jù)oIIRR2l1l3l對(duì)對(duì)1l3l031 B

6、B2l是是 圓弧，圓弧，RIRIB8241002 方向指向紙外方向指向紙外aIB24301圓1143ll )13(8021baIBBB方向指向紙內(nèi)方向指向紙內(nèi)圓2241ll bIB24102方向指向紙內(nèi)方向指向紙內(nèi)obaI圓弧1l2l 1 1如圖，一根無限長(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流如圖，一根無限長(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I I，中部一段彎成半徑為中部一段彎成半徑為a a的圓弧形，求圖中的圓弧形，求圖中P P點(diǎn)磁點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 第五節(jié)安培環(huán)路定理例應(yīng)用舉例例安培環(huán)路定理求磁場(chǎng)（三步曲）安培環(huán)路定理求磁場(chǎng)（三步曲）：分析磁場(chǎng)的分布；分析磁場(chǎng)的分布；選取相應(yīng)的回路；選取相應(yīng)的回路；運(yùn)用定理

7、公式運(yùn)用定理公式例例例O應(yīng)用安培環(huán)路定理求對(duì)稱磁場(chǎng)的應(yīng)用安培環(huán)路定理求對(duì)稱磁場(chǎng)的BI I解：（解：（1）同軸電纜為軸對(duì)稱場(chǎng)分布；）同軸電纜為軸對(duì)稱場(chǎng)分布；（2）在不同區(qū)域以軸為圓心作圓形閉合回路）在不同區(qū)域以軸為圓心作圓形閉合回路為安培環(huán)路；為安培環(huán)路；（3）應(yīng)用安培環(huán)路）應(yīng)用安培環(huán)路定理求定理求B； iLIl dB0 1rr 電流密度電流密度211rIj I I2r1r3r212021012rrIrjrB 1012rIrB 21rrr IrB022 rIB 202 32rrr 電流密度電流密度)(22232rrIj )(2222203rrjIrB )(2222322303rrrrrIB 3rr 0)(04 IIB 第六節(jié)洛侖茲力電磁合力帶電粒子磁運(yùn)動(dòng)圓運(yùn)動(dòng)螺線運(yùn)動(dòng)螺距磁聚