大學(xué)物理磁場(chǎng)部分課件

1、1第七章 電流與磁場(chǎng)1 磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)的高斯定理2 畢奧薩伐爾定律 3 安培環(huán)路定理 4 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng) 5 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力 6 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 磁場(chǎng)的性質(zhì)、規(guī)律,磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.21 磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)的高斯定理奧斯特:電流對(duì)磁針的作用. 安培:磁鐵對(duì)電流的作用.安培假說(shuō):在磁鐵和電流周圍存在著磁場(chǎng), 認(rèn)為磁的根源是電流.一切磁現(xiàn)象起源于電荷的運(yùn)動(dòng)，磁性是運(yùn)動(dòng)電荷的一種屬性，靜止的電荷-電場(chǎng) 運(yùn)動(dòng)的電荷-電場(chǎng)和磁場(chǎng) 一、磁場(chǎng) 基本磁現(xiàn)象磁力是運(yùn)動(dòng)電荷之間的相互作用. 3二、磁感應(yīng)強(qiáng)度可有兩個(gè)方法定義： 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力,洛侖茲力: 載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力,安培

2、力: 4形象描述磁場(chǎng),引入磁感應(yīng)線（磁力線）. 三、磁感應(yīng)線和磁通量磁感應(yīng)線:曲線上一點(diǎn)的切線方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度 方向,小磁針N極所指方向;單位面積上的條數(shù) 為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小. 1.磁感應(yīng)線 dSB面元dS垂直B,d磁感線條數(shù).5磁感應(yīng)線都是閉合曲線,與電流相套連. 62.磁通量:磁感應(yīng)線的數(shù)目. 有限曲面： 均勻磁場(chǎng)中的平面： 非均勻磁場(chǎng)中: 閉合曲面：四、磁場(chǎng)中的高斯定理向外法線為正磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng),是渦旋場(chǎng).qqS 7電流產(chǎn)生磁場(chǎng),先看電流元Idl在P點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng):0 真空磁導(dǎo)率 4p10-7 Tm/A(H/m)疊加原理:2 畢奧薩伐爾定律方向: 右手螺旋法則判定. 大?。篜畢奧薩伐爾定律 8

3、例1:直線電流（穩(wěn)恒）的磁場(chǎng). 方向相同垂直板面向外.統(tǒng)一變量無(wú)限長(zhǎng)直線電流: oapx解:9例2:圓環(huán)電流軸線上一點(diǎn)的磁場(chǎng).圓心:部分弧 圓心:完整圓 解:yzpI 102.掌握畢奧薩伐爾定律,會(huì)用積分法. 1.理解磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度. 本課要求： P274 習(xí)題 3、6、9作業(yè):11例3:載流直螺線管軸線上的磁場(chǎng).n單位長(zhǎng)匝數(shù) 內(nèi)部均勻磁場(chǎng)! 解:由圓環(huán)電流 o無(wú)限長(zhǎng)螺線管: 12半無(wú)限長(zhǎng):端部 oBoL/2L/2內(nèi)部 13例4:在一半徑為R的無(wú)限長(zhǎng)半圓柱形金屬薄片中自下而上地有電流I,橫截面如圖所示,求圓柱軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.由對(duì)稱性可知方向如圖 x正方向解:在半圓形截面上取一小長(zhǎng)度,

4、 電流方向如圖示,其電流強(qiáng)度 由無(wú)限長(zhǎng)直電流線： 143 安培環(huán)路定理無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線: 磁場(chǎng)磁感線無(wú)頭無(wú)尾,B的環(huán)流. 在垂直于導(dǎo)線的平面上選任意回路l, 其所對(duì)的圓心角為在P點(diǎn)沿回路取一小段dl,P點(diǎn)到線的距離為r, 電流方向規(guī)定: 環(huán)路右手定則為正.環(huán)路反向: rIPl 15多電流 p安培環(huán)路定理:磁感應(yīng)強(qiáng)度 的環(huán)流等于閉合曲線所圍繞電流代數(shù)和的0倍.用途:在對(duì)稱情況下求B.分析對(duì)稱性;選適當(dāng)回路;使只由環(huán)路內(nèi)電流確定.磁感應(yīng)強(qiáng)度 由環(huán)路內(nèi)外電流共同確定.L1L216例5:無(wú)限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)線均勻通電, 求磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布.同無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線.安培環(huán)路分析:電流分布具有軸對(duì)稱性, 磁場(chǎng)分布也具

5、有軸對(duì)稱性, 而且沒(méi)有徑向分量.BroR圓柱內(nèi)圓柱外17忽略邊緣效應(yīng),管外磁場(chǎng)近似為零,管內(nèi)磁場(chǎng)近似均勻,磁感線為平行于管軸的直線,右手定則確定方向.例6:長(zhǎng)直螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng).線繞密度n. 均勻磁場(chǎng)！ 端部:BoL/2L/2cdabNS18例7:N匝密繞細(xì)螺繞環(huán)均勻流過(guò)電流激發(fā)的磁場(chǎng).安培環(huán)路分析:磁感線為一系列同心圓, 環(huán)路取半徑為r的圓環(huán).細(xì)圓環(huán)近似:平均周長(zhǎng)l=2r.截面為圓或矩形19prI S dl 4 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷: q v n為帶電粒子數(shù)密度 prq v prq v 20例8:半徑為R圓環(huán)均勻帶電q,繞軸線以等速 轉(zhuǎn)動(dòng).求軸線上任一點(diǎn)p的磁感應(yīng)強(qiáng)度.等效電流Rzyo

6、xp結(jié)果相同 dBdqrxv解：圓電流21RBo5 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力一、安培定律均勻磁場(chǎng)中直線電流受安培力: 安培力例9:求載流I半圓形導(dǎo)線在均勻 磁場(chǎng)B中的受力.同兩端相連直導(dǎo)線 安培定律IdFIBxydFdl解：F22X xO I1例10:求載流導(dǎo)線在不均勻磁場(chǎng)中受力. 任取一電流元I2dx,其受力為F垂直于電流I2與B組成的平面. dF方向垂直于電流元I2dx與B組成的平面. I2a解：23二、載流線圈在均勻磁場(chǎng)中所受的力矩均勻磁場(chǎng),通電流I的矩形線圈 磁矩,取決線圈參數(shù) N匝 =0,=BS,T=0,穩(wěn)定平衡. l2l1I=p /2,=0,T=mB,最大. =p ,=-BS,T=0,不穩(wěn)定平衡. l124BRo例11:半徑為0.1m的圓形閉合線圈,載有電流10A,放在均勻磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與線圈平面平行,B= 5.0103G.求線圈所受力矩.解: (1)(2)rIdl256 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力不做功. 回旋加速器 洛倫茲力26本章小結(jié):電流磁場(chǎng)電流 概 念 規(guī)律方法求B: 求力和 力矩:直導(dǎo)線螺線管螺繞環(huán)兩端274.會(huì)算洛倫茲