恒定磁場(chǎng)解讀課件

第十一章恒定磁場(chǎng)11－3磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度11－4畢奧－薩伐爾定律11－5磁通量11－7帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)11－8截流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力第十一章恒定磁場(chǎng)11－3磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度11－3磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度一、磁場(chǎng)二、磁感強(qiáng)度11－3磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度一、磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)1．磁現(xiàn)象：每塊磁鐵都有兩個(gè)磁極：南(S)極和北(N)極磁力：磁鐵之間存在磁相互作用。磁鐵之間的相互作用力。S極N極SN同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。一、磁場(chǎng)1．磁現(xiàn)象：每塊磁鐵都有兩個(gè)磁極：南(S)極和北(N2．電流的磁效應(yīng)：1820年7月奧斯特ISN同年9月安培2．電流的磁效應(yīng)：1820年7月奧斯特ISN同年9月安培3．磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培指出：電流是一切磁現(xiàn)象的根源。磁相互作用實(shí)質(zhì)是電流之間的一種相互作用現(xiàn)象。磁鐵的相互作用是由于磁鐵內(nèi)部存在著規(guī)則排列的分子電流的緣故。NS3．磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培指出：電流是一切磁現(xiàn)象的根源。磁相互作4．磁場(chǎng)的性質(zhì)：磁場(chǎng)的性質(zhì)：電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。（1）力的性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷，載流導(dǎo)線，載流線圈、磁鐵都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)力的作用；（2）能的性質(zhì)：當(dāng)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，

磁場(chǎng)力要作功，表明磁場(chǎng)具有能量。磁場(chǎng)：運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)4．磁場(chǎng)的性質(zhì)：磁場(chǎng)的性質(zhì)：電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。二、磁感強(qiáng)度帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān).實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場(chǎng)中沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)不受力。++二、磁感強(qiáng)度帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大.大小與無(wú)關(guān)當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大.大小與單位：特斯拉+

磁感強(qiáng)度的定義：當(dāng)正電荷垂直于特定直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力將方向定義為該點(diǎn)的的方向.

磁感強(qiáng)度大小運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力單位：特斯拉+磁感強(qiáng)度的定義：當(dāng)11－4畢奧－薩伐爾定律一、畢奧—薩伐爾定律二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例11－4畢奧－薩伐爾定律一、畢奧—薩伐爾定律一、畢奧—薩伐爾定律

畢奧－薩伐爾定律：P*(電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng))真空磁導(dǎo)率

任意載流導(dǎo)線在點(diǎn)P處的磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度疊加原理一、畢奧—薩伐爾定律畢奧－薩伐爾定律：P*(電流元在空間12345678例判斷下列各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的方向和大小.+++1、5點(diǎn)：3、7點(diǎn)：2、4、6、8點(diǎn)：畢奧—薩伐爾定律12345678例判斷下列各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的方向和大小.+二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例(1)真空中圓電流軸線上的磁場(chǎng)(2)真空中直線電流周圍的磁場(chǎng)——要求記住兩條特殊形狀的載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的結(jié)論二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例(1)真空中圓電流軸線上的磁場(chǎng)真空中載流直導(dǎo)線I周圍距導(dǎo)線為a的點(diǎn)P的磁感應(yīng)強(qiáng)度。結(jié)論1無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線：有限長(zhǎng)直導(dǎo)線：r0POABI+真空中載流直導(dǎo)線I周圍距導(dǎo)線為a的點(diǎn)P的磁感應(yīng)強(qiáng)度。結(jié)論IB電流與磁感強(qiáng)度成右螺旋關(guān)系

半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)

無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)*PIBXIB電流與磁感強(qiáng)度成右螺旋關(guān)系半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線結(jié)論2真空中半徑為R，電流強(qiáng)度為I的圓形載流導(dǎo)線軸線上任一點(diǎn)P的的磁感強(qiáng)度。IP*在圓心處：在軸線處：沿著圓電流軸線方向，與電流的繞向滿足右手螺旋法則。B的方向：結(jié)論2真空中半徑為R，電流強(qiáng)度為I的圓形載流導(dǎo)線軸線上任一例3：電流沿如圖的導(dǎo)線流動(dòng)(直線部分伸向無(wú)限遠(yuǎn))，求O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。OIRII①②③解：導(dǎo)線可劃分成三部分。根據(jù)磁場(chǎng)的疊加原理：例3：電流沿如圖的導(dǎo)線流動(dòng)(直線部分伸向無(wú)限遠(yuǎn))，求O點(diǎn)的磁第①部分：由于O點(diǎn)在直導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上，所以：第②部分： 是一個(gè)1/4圓弧，在圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：B2

的方向垂直于紙面向外。第①部分：由于O點(diǎn)在直導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上，所以：第②部分： 是一第③部分： 是一段直線電流，它在距導(dǎo)線為R的O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為：B3

的方向垂直于紙面向外。由于B2與B3同向，B1=0，所以：B的方向垂直于紙面向外。第③部分： 是一段直線電流，它在距導(dǎo)線為R的O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)oI（5）*

Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x++oI（5）*Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（11－5磁通量一、磁感線二、磁通量11－5磁通量一、磁感線一、磁感線（磁場(chǎng)的圖示法）規(guī)定：（1）磁感線上任一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向；（2）通過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向的單位面積的磁感線數(shù)等于該點(diǎn)磁感強(qiáng)度的大小。QPBPBQdSen一、磁感線（磁場(chǎng)的圖示法）規(guī)定：（1）磁感線上任一點(diǎn)的切線方幾種電流磁場(chǎng)分布的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其磁感應(yīng)線：直線電流II圓電流I幾種電流磁場(chǎng)分布的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其磁感應(yīng)線：直線電流II圓電流I直螺線管直螺線管磁感應(yīng)線的特點(diǎn)：①在任何磁場(chǎng)中，每一條磁感應(yīng)線都是環(huán)繞電流的閉合曲線，無(wú)頭無(wú)尾，好象渦旋一樣。②磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向與電流方向之間可以分別用右手定則表示。③任意兩條磁感應(yīng)線在空間互不相交。磁感應(yīng)線的特點(diǎn)：①在任何磁場(chǎng)中，每一條磁感應(yīng)線都是環(huán)繞電流二、磁通量通過(guò)磁場(chǎng)中某一指定面積的磁感應(yīng)線數(shù)目，

叫作通過(guò)該面積的磁通量。單位：韋伯(Wb)（1）均勻磁場(chǎng)通過(guò)平面的磁通量：均勻磁場(chǎng)B與平面S正交：SBen二、磁通量通過(guò)磁場(chǎng)中某一指定面積的磁感應(yīng)線數(shù)目，

叫作通過(guò)均勻磁場(chǎng)B與平面S法線en的夾角為：SBen均勻磁場(chǎng)B與平面S法線en的夾角為：SBen（2）非均勻磁場(chǎng)通過(guò)給定面積S的磁通量：（2）非均勻磁場(chǎng)通過(guò)給定面積S的磁通量：11－7帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的力二、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)舉例11－7帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的力一、帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的力洛侖茲力：洛侖茲力公式：+洛侖茲力大?。阂?、帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的力洛侖茲力：洛侖茲力公式：+洛侖茲洛侖茲力的方向：以右手四指由經(jīng)小于的角彎向，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.洛侖茲力的方向：以右手四指由經(jīng)小于的討論洛侖茲力：洛侖茲力大?。?/p>

（1）帶電粒子受的洛侖茲力為零；帶電粒子在磁場(chǎng)中作勻速直線運(yùn)動(dòng)。++二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)討論洛侖茲力：洛侖茲力大?。海?）帶電粒子受的洛侖茲力為（2）回旋半徑作勻速率圓周運(yùn)動(dòng)回旋頻率討論洛侖茲力：洛侖茲力大小：

（2）回旋半徑作勻速率圓周運(yùn)動(dòng)回旋頻率討論洛侖茲力：洛侖茲（3）

與不垂直螺距討論洛侖茲力：洛侖茲力大?。?/p>

（3）與不垂直螺距討論洛侖茲力：洛

例1一質(zhì)子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向運(yùn)動(dòng),在某點(diǎn)它的速率為.由實(shí)驗(yàn)測(cè)得這時(shí)質(zhì)子所受的洛侖茲力為.求該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度的大小.解由于與垂直，可得問(wèn)

1）洛侖茲力作不作功？2）負(fù)電荷所受的洛侖茲力方向？例1一質(zhì)子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向運(yùn)動(dòng)例如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)E=200N·C-1和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-3T，二者方向互相垂直，電子的速度應(yīng)為多大，才能在該空間作勻速直線運(yùn)動(dòng)？例如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)E=200N·C-1和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.解：電子受到的電場(chǎng)力和洛侖茲力大小相等，方向相反才能作勻速直線運(yùn)動(dòng)，由解：電子受到的電場(chǎng)力和洛侖茲力大小相等，質(zhì)譜儀：在均勻磁場(chǎng)中將電量相同而質(zhì)量不同的同位素分離。

...................................................................-+速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖7072737476鍺的質(zhì)譜質(zhì)譜儀：在均勻磁場(chǎng)中將電量相同而質(zhì)量不同的同位素分離?；匦铀倨鳎豪煤少|(zhì)比相同的電荷在均勻磁場(chǎng)中具有相同的回旋頻率的結(jié)論，通過(guò)一個(gè)同步交流電源將帶電粒子不斷加速到很高的速率。回旋加速器原理圖NSBO~N回旋加速器：利用荷質(zhì)比相同的電荷在均勻磁場(chǎng)中具有相同的回回旋加速器實(shí)例：1932年勞倫斯研制第一臺(tái)回旋加速器的D型室。此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?；匦铀倨鲗?shí)例：1932年勞倫斯研制第一臺(tái)回旋加速器的D回旋加速器實(shí)例：我國(guó)于1994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素?；匦铀倨鲗?shí)例：我國(guó)于1994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速應(yīng)用電子光學(xué),電子顯微鏡等.磁聚焦在均勻磁場(chǎng)中某點(diǎn)A發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子,它們的與之間的夾角不盡相同,但都較小,這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng),因螺距近似相等,都相交于屏上同一點(diǎn),此現(xiàn)象稱之為磁聚焦.應(yīng)用電子光學(xué),電子顯微鏡等.11－8載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力一、安培力二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈作用的力矩11－8載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力一、安培力IB一、安培力磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力——安培力（1）均勻磁場(chǎng)對(duì)直線電流的安培力：大小：矢量式：方向：與矢量矢積的方向相同。IB一、安培力磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力——安培力（1）均勻磁(2)磁場(chǎng)對(duì)電流元的安培力：——安培定律的微分形式大小：(3)磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的安培力：——安培定律的積分形式方向：與矢量矢積的方向相同。(2)磁場(chǎng)對(duì)電流元的安培力：——安培定律的微分形式大小：(例1兩無(wú)限長(zhǎng)平行載流直導(dǎo)線間的相互作用單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的受力f例1兩無(wú)限長(zhǎng)平行載流直導(dǎo)線間的相互作用單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的受力

問(wèn)若兩直導(dǎo)線電流方向相反二者之間的作用力如何？單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的受力f問(wèn)若兩直導(dǎo)線電流方向相反二者之間的作用力如何？單位長(zhǎng)二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈作用的力矩

M,NO,PMNOPI如圖均勻磁場(chǎng)中有一矩形載流線圈MNOP二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈作用的力矩M,NO,PMNOPI如圖MNOPI

M,NO,P線圈有N匝時(shí)（適用于任意線圈）MNOPIM,NO,P線圈有N匝時(shí)（適用于任意線圈）IB.....................IBB