程守珠普通物理學(xué)六版電子教案82

1、程守珠普通物理學(xué)六版電子教案82上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出早期的磁現(xiàn)象包括早期的磁現(xiàn)象包括: : (1)(1)天然磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)。天然磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)。 (2)(2)條形磁鐵兩端磁性最強(qiáng)，稱為磁極。條形磁鐵兩端磁性最強(qiáng)，稱為磁極。任一磁鐵任一磁鐵總是總是 兩極同時(shí)存在，在自然界不存在獨(dú)立的兩極同時(shí)存在，在自然界不存在獨(dú)立的N極、極、S極極。同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。磁單極子雖理論預(yù)言存在，至今尚未觀察到。磁單極子雖理論預(yù)言存在，至今尚未觀察到。 (3)(3)地球本身為一個(gè)大磁體，地

2、地球本身為一個(gè)大磁體，地球磁體球磁體N、S極與地理南北極不是極與地理南北極不是同一點(diǎn)。存在磁偏角。同一點(diǎn)。存在磁偏角。上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出I IN NS S 18191819年年, ,奧斯特實(shí)驗(yàn)首奧斯特實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)了電流與磁鐵間有力的次發(fā)現(xiàn)了電流與磁鐵間有力的作用，才逐漸揭開(kāi)了磁現(xiàn)象與作用，才逐漸揭開(kāi)了磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。電現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。 在歷史上很長(zhǎng)一段時(shí)期里在歷史上很長(zhǎng)一段時(shí)期里, ,人人們?cè)J(rèn)為磁和電是兩類截然不同們?cè)J(rèn)為磁和電是兩類截然不同的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。18201820年年7 7月月2121日，奧斯特日，奧斯特以拉丁文報(bào)

3、導(dǎo)了以拉丁文報(bào)導(dǎo)了6060次實(shí)次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。驗(yàn)的結(jié)果。上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 電荷電荷( (不論靜止或運(yùn)動(dòng)不論靜止或運(yùn)動(dòng)) )在其周圍空間激發(fā)電場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)電場(chǎng), ,而而運(yùn)動(dòng)電荷在周圍空間還要激發(fā)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷在周圍空間還要激發(fā)磁場(chǎng): :在電磁場(chǎng)中在電磁場(chǎng)中, ,靜止靜止的電荷只受到電力的作用的電荷只受到電力的作用, ,而運(yùn)動(dòng)電荷除受到電力作用而運(yùn)動(dòng)電荷除受到電力作用外外, ,還受到磁力的作用。電流或運(yùn)動(dòng)電荷之間相互作用還受到磁力的作用。電流或運(yùn)動(dòng)電荷之間相互作用的磁力是通過(guò)磁場(chǎng)而作用的的磁力是通過(guò)磁場(chǎng)而作用的, ,故磁力也稱為磁場(chǎng)力。

4、故磁力也稱為磁場(chǎng)力。注意注意: :這里所說(shuō)的運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)觀察者說(shuō)的這里所說(shuō)的運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)觀察者說(shuō)的, ,同一客觀存在的場(chǎng)同一客觀存在的場(chǎng), ,它在某一參考系表現(xiàn)為磁場(chǎng)它在某一參考系表現(xiàn)為磁場(chǎng), ,而而在另一參考系中卻可能表現(xiàn)為電場(chǎng)。在另一參考系中卻可能表現(xiàn)為電場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷靜電荷靜電荷電場(chǎng)電場(chǎng) 靜電荷靜電荷磁場(chǎng)磁場(chǎng) 18221822年，安培提出年，安培提出分子電流假設(shè)分子電流假設(shè): :磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 設(shè)帶電量為設(shè)帶電量為q，速度為，速度

5、為v的運(yùn)動(dòng)試探電荷處于的運(yùn)動(dòng)試探電荷處于磁場(chǎng)中，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：磁場(chǎng)中，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： （2 2）在磁場(chǎng)中的）在磁場(chǎng)中的p點(diǎn)處存在著一個(gè)特定的方向，點(diǎn)處存在著一個(gè)特定的方向，當(dāng)電荷沿此方向或相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的磁力當(dāng)電荷沿此方向或相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的磁力為零，與電荷本身性質(zhì)無(wú)關(guān)為零，與電荷本身性質(zhì)無(wú)關(guān); ; （1 1）當(dāng)運(yùn)動(dòng)試探電荷以同一速率）當(dāng)運(yùn)動(dòng)試探電荷以同一速率v沿不同方向通沿不同方向通過(guò)磁場(chǎng)中某點(diǎn)過(guò)磁場(chǎng)中某點(diǎn) p 時(shí)，電荷所受磁力的大小是不同的，時(shí)，電荷所受磁力的大小是不同的，但磁力的方向卻總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向（但磁力的方向卻總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向（ ）垂直；）垂直；v （3 3）在磁場(chǎng)中的）

6、在磁場(chǎng)中的p點(diǎn)處，電荷沿與上述特定方向點(diǎn)處，電荷沿與上述特定方向垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的磁力最大垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的磁力最大( (記為記為Fm) )， 并且并且Fm與與qv的比值是與的比值是與q、v無(wú)關(guān)的確定值。無(wú)關(guān)的確定值。上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出方向：方向：可按右手螺旋法則確定可按右手螺旋法則確定大?。捍笮。?單位：?jiǎn)挝唬禾厮估ㄌ厮估═ T） 高斯（高斯（GsGs）qvFBm 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，磁場(chǎng)中任何一點(diǎn)都存在一個(gè)固由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，磁場(chǎng)中任何一點(diǎn)都存在一個(gè)固有的特定方向和確定的比值有的特定方向和確定的比值Fm/(qv)，與試驗(yàn)電

7、荷的，與試驗(yàn)電荷的性質(zhì)無(wú)關(guān)，反映了磁場(chǎng)在該點(diǎn)的方向和強(qiáng)弱特征，性質(zhì)無(wú)關(guān)，反映了磁場(chǎng)在該點(diǎn)的方向和強(qiáng)弱特征，為此，定義一個(gè)矢量函數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度：為此，定義一個(gè)矢量函數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度：qBvmFxyzGs10T14 由正電荷所受力由正電荷所受力的方向出發(fā)，按右的方向出發(fā)，按右手螺旋法則，沿小手螺旋法則，沿小于于 的角度轉(zhuǎn)向正的角度轉(zhuǎn)向正電荷運(yùn)動(dòng)速度電荷運(yùn)動(dòng)速度v v 的的方向，這時(shí)螺旋前方向，這時(shí)螺旋前進(jìn)的方向便是該點(diǎn)進(jìn)的方向便是該點(diǎn)B B的方向。的方向。上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出人體磁場(chǎng)極弱，人體磁場(chǎng)極弱，如心電激發(fā)磁場(chǎng)如心電激發(fā)磁場(chǎng)約約3 31010

8、-10-10T T。測(cè)測(cè)人體內(nèi)磁場(chǎng)分布人體內(nèi)磁場(chǎng)分布可診斷疾病，圖可診斷疾病，圖示磁共振圖象示磁共振圖象。地球磁場(chǎng)約地球磁場(chǎng)約5 51010-5-5T T。大型電磁鐵磁大型電磁鐵磁場(chǎng)可大于場(chǎng)可大于2 2T T。超導(dǎo)磁體能激超導(dǎo)磁體能激發(fā)高達(dá)發(fā)高達(dá)25T25T磁磁場(chǎng)；原子核附場(chǎng)；原子核附近可達(dá)近可達(dá)10104 4T T；脈沖星表面高脈沖星表面高達(dá)達(dá) 10108 8T T一些磁場(chǎng)的大?。阂恍┐艌?chǎng)的大?。荷享?yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 為形象描述磁場(chǎng)分布情況為形象描述磁場(chǎng)分布情況, ,用一些假想的有方向用一些假想的有方向的閉合曲線的閉合曲線-磁感應(yīng)線代表

9、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。磁感應(yīng)線代表磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。I直電流直電流I圓電流圓電流螺線管電流螺線管電流II上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出磁感應(yīng)線的性質(zhì)磁感應(yīng)線的性質(zhì)與電流套連與電流套連閉合曲線閉合曲線( (磁單極子不存在磁單極子不存在) )互不相交互不相交方向與電流成右手螺旋關(guān)系方向與電流成右手螺旋關(guān)系上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出規(guī)定：規(guī)定：B B（3 3）磁感應(yīng)線密集處磁場(chǎng)強(qiáng)；磁感應(yīng)線稀疏處磁場(chǎng)弱。）磁感應(yīng)線密集處磁場(chǎng)強(qiáng)；磁感應(yīng)線稀疏處磁場(chǎng)弱。磁感應(yīng)線上任意一點(diǎn)的切向代表該點(diǎn)磁感應(yīng)線上任意一點(diǎn)的切向代表該

10、點(diǎn)B的方向；的方向；垂直通過(guò)某點(diǎn)單位面積上的磁感應(yīng)線數(shù)目等于該點(diǎn)垂直通過(guò)某點(diǎn)單位面積上的磁感應(yīng)線數(shù)目等于該點(diǎn)B 的大小的大小SB磁感應(yīng)線磁感應(yīng)線上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 磁通量磁通量磁通量：磁通量：穿過(guò)磁場(chǎng)中任一給定曲面的磁感線總數(shù)穿過(guò)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。割法求其磁通量。dSenSSBd單位：?jiǎn)挝唬喉f伯韋伯(Wb)(Wb)cosddSBSBd對(duì)所取微元，磁通量：對(duì)所取微元，磁通量：對(duì)整個(gè)曲面，磁通量：對(duì)整個(gè)曲面，磁通量：上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出選擇進(jìn)入下一節(jié)選擇進(jìn)入下一節(jié)8 8-0 0 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求8-1 恒定電流恒定電流8-2 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度8-3 畢奧畢奧- -薩伐爾定律薩伐爾定律8-4 穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理與安培環(huán)路定