第八章 恒定電流的磁場(chǎng)(之一)

1、 8-2 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感應(yīng)線磁感應(yīng)線 磁通量磁通量 8-3 畢奧畢奧 薩伐爾定律薩伐爾定律 8-1 基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象 安培假說安培假說 8-5 安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律 8-4 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng) 8-9 電流強(qiáng)度的單位電流強(qiáng)度的單位 安培的定義安培的定義 8-8 磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用 8-7 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用 8-6 帶電粒子在外磁場(chǎng)中受到的力及其運(yùn)動(dòng)帶電粒子在外磁場(chǎng)中受到的力及其運(yùn)動(dòng)1、掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念、掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念2、能用畢奧、能用畢奧-薩伐爾定律計(jì)算簡(jiǎn)單電流的磁場(chǎng)分布薩伐爾定律計(jì)算簡(jiǎn)單電流的磁場(chǎng)

2、分布3、理解磁場(chǎng)高斯定理及安培環(huán)路定理，掌握用安培、理解磁場(chǎng)高斯定理及安培環(huán)路定理，掌握用安培 環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的條件和方法環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的條件和方法4、掌握洛侖茲力公式，能計(jì)算簡(jiǎn)單載流導(dǎo)線和線圈、掌握洛侖茲力公式，能計(jì)算簡(jiǎn)單載流導(dǎo)線和線圈 在均勻磁場(chǎng)及長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)中所受力和力矩在均勻磁場(chǎng)及長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)中所受力和力矩教學(xué)要求教學(xué)要求一、一、 早期發(fā)現(xiàn)的磁現(xiàn)象早期發(fā)現(xiàn)的磁現(xiàn)象春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：“管子、地?cái)?shù)篇管子、地?cái)?shù)篇”記有記有“上有慈石者，其下有銅金。上有慈石者，其下有銅金。公元前三世紀(jì)：公元前三世紀(jì)：“呂氏春秋呂氏春秋”上記有上記有“磁石召鐵磁石召鐵”。公元前公元前2

3、50年：年：“韓非子、有度韓非子、有度”中記有中記有“司南司南”（指南器）。（指南器）。公元一世紀(jì)：王充的公元一世紀(jì)：王充的“論衡論衡”中記有中記有“司南勺司南勺” 十一世紀(jì)：沈括的十一世紀(jì)：沈括的“夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談”中記有中記有“方家以磁石磨針鋒，方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也則能指南，然常微偏東，不全南也“。（比哥倫布。（比哥倫布發(fā)現(xiàn)地磁偏角早好幾百年）發(fā)現(xiàn)地磁偏角早好幾百年）十世紀(jì)：有十世紀(jì)：有“磁石吸鐵可隔礙相通磁石吸鐵可隔礙相通”的記載。的記載。 8-1 基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象 安培假說安培假說1985年江西省臨川縣朱年江西省臨川縣朱濟(jì)南墓出土，江西省臨川市濟(jì)南墓出土

4、，江西省臨川市上渡轄區(qū)文管所藏。上渡轄區(qū)文管所藏。 陶涌手中持一羅盤，俑陶涌手中持一羅盤，俑座底部墨書座底部墨書“張仙人張仙人”三字，三字，故又稱該俑為故又稱該俑為“張仙人張仙人”俑，俑，是古代風(fēng)水先生的造型。此是古代風(fēng)水先生的造型。此件為研究旱羅盤出現(xiàn)的時(shí)間、件為研究旱羅盤出現(xiàn)的時(shí)間、造型及作用，提供廣可靠的造型及作用，提供廣可靠的實(shí)物資料。實(shí)物資料。持羅盤的陶傭持羅盤的陶傭司南司南 漢（前漢（前206一公元一公元220年）盤年）盤17.8厘米厘米 17.4厘米，勺長(zhǎng)厘米，勺長(zhǎng)11.5厘米，口徑厘米，口徑4.2厘米厘米 司南由青銅地盤與磁勺組成。地盤內(nèi)圓外方，中心圓司南由青銅地盤與磁勺組成。

5、地盤內(nèi)圓外方，中心圓面下凹，圓外盤面分層次鑄有八天干，十二地支、四卦，面下凹，圓外盤面分層次鑄有八天干，十二地支、四卦，標(biāo)示二十四個(gè)方位。磁勺是用天然磁體磨成，置于地盤中標(biāo)示二十四個(gè)方位。磁勺是用天然磁體磨成，置于地盤中心圓內(nèi)，勺頭為心圓內(nèi)，勺頭為N, 勺尾為勺尾為S，靜止時(shí)，因地磁作用，勺尾，靜止時(shí)，因地磁作用，勺尾指向南方。此模型是王振鐸先生據(jù)指向南方。此模型是王振鐸先生據(jù)論衡論衡等書記載并參等書記載并參照出土漢代地盤研究復(fù)制。照出土漢代地盤研究復(fù)制。 指南車（模型）指南車（模型） 指南車是三國(guó)時(shí)期（指南車是三國(guó)時(shí)期（220280年）魏人馬鈞創(chuàng)制的。它年）魏人馬鈞創(chuàng)制的。它利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)

6、和離合裝置來(lái)指示方向。在特定條件下，利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和離合裝置來(lái)指示方向。在特定條件下，車子轉(zhuǎn)向時(shí)木人手臂仍保持指南。模型是王振鐸先生據(jù)車子轉(zhuǎn)向時(shí)木人手臂仍保持指南。模型是王振鐸先生據(jù)三三國(guó)志國(guó)志注引注引魏略魏略及及宋史輿服志宋史輿服志復(fù)原的。復(fù)原的。NSNSv、qF vqFBmax sdBdm SBd cos BdSm dnB SBSBSSmmd cosdd sdn20 md20 20 0 ssdB0 isqsdEaIkBaIB RIkBRIB lIddB304 rrlIdBd 22sinsinrIdlkdBrIdldB ATm1044700 k0 BdrIdl I20sin4rIdldB

7、rl d 0dB00 其他其他 0IdlIBdrBdrBdr sinsin)sin(arrra 20sin4rIdldB LLrIdldBB20sin4 ctan)(ctanaal dadl2csc 2121sin4sinsinsin402220 daIaadIBl BdlIdr op討論討論: :1) )在導(dǎo)線延長(zhǎng)線上在導(dǎo)線延長(zhǎng)線上2) )導(dǎo)線無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，3) )導(dǎo)線半無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線半無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，aIB 40 00sin40sin020 BrIdldB 或或aIaIB 22400021 II)cos(cos4210 aIBl BdlIdr op2、載流圓線圈中心處的磁場(chǎng)、載流圓線圈

8、中心處的磁場(chǎng)分析分析： 的方向相同，沿軸向上。的方向相同，沿軸向上。Bd相互疊加：相互疊加： LdBB應(yīng)用應(yīng)用： RdlRIRrdBB 20204204 rIdldB RI20 RdlRIRrdBB0204 220RI IRlIdBdr3、載流圓線圈軸線上的磁場(chǎng)、載流圓線圈軸線上的磁場(chǎng)分析分析： Bd相互抵消；相互抵消； LBdB/應(yīng)用應(yīng)用： RdlrIdBB 2020/4sin sin4sin20/rIdldBdB 所以，載流圓線圈軸線上的磁場(chǎng)：所以，載流圓線圈軸線上的磁場(chǎng)：2322202)(xRIRB 232220)(2xRIR Rr Bd/BdBdP Ox( IlIdRx rx 3202

9、xIRB RlRIB 220 232220)(2xRIRB 232220)( 2xRNIRB RNIB20 RIB20 1A2APRldldB)21L232220)(2xRIRB 232220232220)(2)()(2lRIndlRlRdIRdB 2222222csc)ctan1(cscctanRRlRdRdlRl dnIRdRRnIlRIndlRdBsin2csc)csc(2)(2)(033220232220 d,nIB0120 220012nIB 2200) 4/(2cos22RLLnInIB )cos(cos)sin(12002122 nIdnIdBBL 120coscos2 nIB1

10、A2APRldldB)21L2242RLL )/(/cos RIBO40 RIxRIRB24)( 22102322201 )221(2)43cos4(cos420002 RIRIRIB 21BBBP IrlrIrldIBl 224101021011 rlrIrldIBl 224202022022 I1II2Iab121221llRRII 2211lIlI 211014rlIB 222024rlIB dIdRRIl dRIId dIRRIdBd 2200 0yBd所以所以O(shè)點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度RIdRIBdBx20020sin2 代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)T1037. 65 B方向沿方向沿 x 軸的負(fù)方向。軸的負(fù)方向。ORIaIaOROQROIR2R1OI20sin)(4rdlsqndB v 2020sin4sin4rqnsdlrsdlqndNdBB vv 304rrqB v20sin4rq