大學物理-穩(wěn)恒磁場課件

§1基本磁現(xiàn)象§2磁場磁感強度§3磁場的高斯定理§4畢奧－薩伐爾定律§5安培環(huán)路定理及應(yīng)用(真空中)穩(wěn)恒電流的磁場§1基本磁現(xiàn)象(真空中)穩(wěn)恒電流的磁場磁針和磁針；一切磁現(xiàn)象歸結(jié)為運動電荷(電流）之間的相互作用載流導線與載流導線的相互作用。磁體與運動的電荷有相互作用力；磁鐵與載流導線的相互作用；INSNSNS§7.1基本磁現(xiàn)象q結(jié)論磁針和磁針；一切磁現(xiàn)象歸結(jié)為運動電荷(電流）之間的相互作用載磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培分子環(huán)流假說任何物質(zhì)的分子中都存在著分子電流，電子的運動可以等效為一個圓電流。由于分子的無規(guī)則排列，一般物質(zhì)對外不顯磁性。外磁場的作用使分子電流發(fā)生共同取向，出現(xiàn)磁性。電流(運動電荷)電流(運動電荷)磁場磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培分子環(huán)流假說任何物質(zhì)的分子中都存在著分子電一.磁場§2磁場磁感強度電流或運動電荷周圍既有電場又有磁場磁場的宏觀性質(zhì)：對運動電荷(或電流)有力的作用

磁場有能量二.磁感強度運動電荷在電磁場中受力：電場力，與電荷的運動狀態(tài)無關(guān)磁場力，運動電荷才受磁力一.磁場§2磁場磁感強度電流或運動電荷周圍既有電場又有

定義磁感強度：單位：特斯拉(T)大?。捍帕Γ郝鍌惼澚﹄妶隽Ψ较?當帶電粒子的速度沿磁場某一方向運動時，受力為零的方向,定義為磁感應(yīng)強度的方向。定義磁感強度：單位：特斯拉(T)大小：磁力：洛倫茲無頭無尾的閉合曲線§3磁力線磁通量磁場的高斯定理與電流套連與電流成右手螺旋關(guān)系一.磁力線1.典型電流的磁力線I2.磁力線的性質(zhì)無頭無尾的閉合曲線§3磁力線磁通量磁場的高斯定理I圓電流的磁感應(yīng)線I圓電流的磁感應(yīng)線各種典型的磁感應(yīng)線的分布：直線電流的磁感線圓形電流的磁感線各種典型的磁感應(yīng)線的分布：直線電流的磁感線圓形電流的磁感線直螺線管電流的磁感線環(huán)形螺線管電流的磁感線直螺線管電流的磁感線環(huán)形螺線管電流的磁感線二.磁通量單位：韋伯(Wb)三.磁場的高斯定理（磁通連續(xù)原理）S二.磁通量單位：韋伯(Wb)三.磁場的高斯定理（磁通連續(xù)原2）關(guān)于磁單極：將電場和磁場對比：qm－磁荷討論1）磁場的基本性質(zhì)方程由電場的高斯定理可把磁場的高斯定理寫成與電場類似的形式q0

－自由電荷見過單獨的磁荷嗎？2）關(guān)于磁單極：將電場和磁場對比：qm－磁荷討論1）磁1931年

Dirac預(yù)言了磁單極子的存在惟一的一次從宇宙射線中捕捉到磁單極子的實驗記錄：

斯坦福大學Cabrera等人的研究組利用超導線圈中磁通的變化測量來自宇宙的磁單極子。結(jié)論：目前不能在實驗中確認磁單極子存在1931年Dirac預(yù)言了磁單極子的存在惟一的一次：真空中的磁導率電流元在空間點產(chǎn)生的磁場為：§4畢奧－薩伐爾定律要解決的問題是：已知任一電流分布其磁感強度的計算方法：將電流分割成許多電流元畢奧－薩伐爾定律：真空中的磁導率電流元在空間點§4滿足疊加原理：大?。悍较颍旱姆较驖M足疊加原理：大?。悍较颍旱姆较虼髮W物理--穩(wěn)恒磁場課件例1.直電流磁場的特點二.比奧—薩伐爾定律的應(yīng)用aIrOxy1).任選Idl

，求其dB大小及方向方向：2）分析各dB方向：均為3）例1.直電流磁場的特點二.比奧—薩伐爾定律的應(yīng)用aIrOxyaIrOxy入端夾角出端夾角方向：aIrOxy入端夾角出端夾角方向：當,時，討論：無限長直電流：當,時，半無限長直電流：當,時，討場點在直電流延長線上磁感應(yīng)強度B的方向，與電流成右手螺旋關(guān)系，拇指表示電流方向，四指給出磁場方向。BI場點在直電流延長線上磁感應(yīng)強度B的方向，與電流成右手螺旋關(guān)系例2圓電流軸線上任一點的磁場IxyzoRP.x圓電流的電流強度為I半徑為R

建如圖所示的坐標系設(shè)圓電流在y－z平面內(nèi)場點P坐標為x例2圓電流軸線上任一點的磁場IxyzoRP.x圓電IxyzoRP.x解：第一步：在圓電流上任取一電流元

由畢－薩定律知其在場點P產(chǎn)生的磁感強度組成的平面IxyzoRP.x解：第一步：在圓電流上任取一電流元相互垂直所以IxyzoRP.x組成的平面由此可知第二步：分析各量關(guān)系明確的方向和大小相互垂直所以IxyzoRP.x組成的平面由此可知第IxyzoRP.x組成的平面第三步：根據(jù)坐標寫分量式由對稱性可知每一對對稱的電流元在P點的磁場垂直分量相互抵消IxyzoRP.x組成的平面第三步：根據(jù)坐標寫分第四步：考慮所有電流元在P點的貢獻方向：沿軸向與電流成右手螺旋關(guān)系結(jié)論：在P點的磁感強度第四步：考慮所有電流元在P點的貢獻方向：沿軸向與電流成討論1）圓電流中心的場2）一段圓弧電流在圓心O處的磁感應(yīng)強度:IO討論1）圓電流中心的場2）一段圓弧電流在圓心O處的磁感應(yīng)強度例3：載流螺旋管在其軸上的磁場...............+++++++++++++++半徑為R，總長度L，總匝數(shù)N單位長度上的匝數(shù)為：P在距管軸中心約七個管半徑處，磁場就幾乎等于零了。–5R5R0.498（L＝10R）長直螺線管中部

磁場為均勻場例3：載流螺旋管在其軸上的磁場...............討論：無限長直螺線管：當,時，半無限長直螺線管：

（管口處）當,時，...............+++++++++++++++P將典型場作為結(jié)論記住，注重場的疊加原理討論：無限長直螺線管：當,

§1基本磁現(xiàn)象§2磁場磁感強度§3磁場的高斯定理§4畢奧－薩伐爾定律§5安培環(huán)路定理及應(yīng)用(真空中)穩(wěn)恒電流的磁場§1基本磁現(xiàn)象(真空中)穩(wěn)恒電流的磁場磁針和磁針；一切磁現(xiàn)象歸結(jié)為運動電荷(電流）之間的相互作用載流導線與載流導線的相互作用。磁體與運動的電荷有相互作用力；磁鐵與載流導線的相互作用；INSNSNS§7.1基本磁現(xiàn)象q結(jié)論磁針和磁針；一切磁現(xiàn)象歸結(jié)為運動電荷(電流）之間的相互作用載磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培分子環(huán)流假說任何物質(zhì)的分子中都存在著分子電流，電子的運動可以等效為一個圓電流。由于分子的無規(guī)則排列，一般物質(zhì)對外不顯磁性。外磁場的作用使分子電流發(fā)生共同取向，出現(xiàn)磁性。電流(運動電荷)電流(運動電荷)磁場磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培分子環(huán)流假說任何物質(zhì)的分子中都存在著分子電一.磁場§2磁場磁感強度電流或運動電荷周圍既有電場又有磁場磁場的宏觀性質(zhì)：對運動電荷(或電流)有力的作用

磁場有能量二.磁感強度運動電荷在電磁場中受力：電場力，與電荷的運動狀態(tài)無關(guān)磁場力，運動電荷才受磁力一.磁場§2磁場磁感強度電流或運動電荷周圍既有電場又有

定義磁感強度：單位：特斯拉(T)大?。捍帕Γ郝鍌惼澚﹄妶隽Ψ较?當帶電粒子的速度沿磁場某一方向運動時，受力為零的方向,定義為磁感應(yīng)強度的方向。定義磁感強度：單位：特斯拉(T)大?。捍帕Γ郝鍌惼潫o頭無尾的閉合曲線§3磁力線磁通量磁場的高斯定理與電流套連與電流成右手螺旋關(guān)系一.磁力線1.典型電流的磁力線I2.磁力線的性質(zhì)無頭無尾的閉合曲線§3磁力線磁通量磁場的高斯定理I圓電流的磁感應(yīng)線I圓電流的磁感應(yīng)線各種典型的磁感應(yīng)線的分布：直線電流的磁感線圓形電流的磁感線各種典型的磁感應(yīng)線的分布：直線電流的磁感線圓形電流的磁感線直螺線管電流的磁感線環(huán)形螺線管電流的磁感線直螺線管電流的磁感線環(huán)形螺線管電流的磁感線二.磁通量單位：韋伯(Wb)三.磁場的高斯定理（磁通連續(xù)原理）S二.磁通量單位：韋伯(Wb)三.磁場的高斯定理（磁通連續(xù)原2）關(guān)于磁單極：將電場和磁場對比：qm－磁荷討論1）磁場的基本性質(zhì)方程由電場的高斯定理可把磁場的高斯定理寫成與電場類似的形式q0

－自由電荷見過單獨的磁荷嗎？2）關(guān)于磁單極：將電場和磁場對比：qm－磁荷討論1）磁1931年

Dirac預(yù)言了磁單極子的存在惟一的一次從宇宙射線中捕捉到磁單極子的實驗記錄：

斯坦福大學Cabrera等人的研究組利用超導線圈中磁通的變化測量來自宇宙的磁單極子。結(jié)論：目前不能在實驗中確認磁單極子存在1931年Dirac預(yù)言了磁單極子的存在惟一的一次：真空中的磁導率電流元在空間點產(chǎn)生的磁場為：§4畢奧－薩伐爾定律要解決的問題是：已知任一電流分布其磁感強度的計算方法：將電流分割成許多電流元畢奧－薩伐爾定律：真空中的磁導率電流元在空間點§4滿足疊加原理：大?。悍较颍旱姆较驖M足疊加原理：大?。悍较颍旱姆较虼髮W物理--穩(wěn)恒磁場課件例1.直電流磁場的特點二.比奧—薩伐爾定律的應(yīng)用aIrOxy1).任選Idl

，求其dB大小及方向方向：2）分析各dB方向：均為3）例1.直電流磁場的特點二.比奧—薩伐爾定律的應(yīng)用aIrOxyaIrOxy入端夾角出端夾角方向：aIrOxy入端夾角出端夾角方向：當,時，討論：無限長直電流：當,時，半無限長直電流：當,時，討場點在直電流延長線上磁感應(yīng)強度B的方向，與電流成右手螺旋關(guān)系，拇指表示電流方向，四指給出磁場方向。BI場點在直電流延長線上磁感應(yīng)強度B的方向，與電流成右手螺旋關(guān)系例2圓電流軸線上任一點的磁場IxyzoRP.x圓電流的電流強度為I半徑為R

建如圖所示的坐標系設(shè)圓電流在y－z平面內(nèi)場點P坐標為x例2圓電流軸線上任一點的磁場IxyzoRP.x圓電IxyzoRP.x解：第一步：在圓電流上任取一電流元

由畢－薩定律知其在場點P產(chǎn)生的磁感強度組成的平面IxyzoRP.x解：第一步：在圓電流上任取一電流元相互垂直所以IxyzoRP.x組成的平面由此可知第二步：分析各量關(guān)系明確的方向和大小相互垂直所以IxyzoRP.x組成的平面由此可知第IxyzoRP.x組成的平面第三步：根據(jù)坐標寫分量式由對稱性可知每一對對稱的電流元在P點的磁場垂直分量相互抵消IxyzoRP.x組成的平面第三步：根據(jù)坐標寫分第四步：考慮所有電流元在P點的貢獻方向：沿軸向與電流成右手螺旋關(guān)系結(jié)論：在P點的磁感強度第四步：考慮所有電流元在P點的貢獻方向：沿軸向與電流成討論1）圓電流中心的場2）一段圓弧電流在圓心O處的磁感應(yīng)強度:IO討論1）圓電流中心的場2）一段圓弧電流在圓心O處的磁感應(yīng)強度例3：載流螺旋管在其軸上的磁場...............+++++++++++++++半徑為R，總長度L，總匝數(shù)N單位長度上的匝數(shù)為：P在距管軸中心約七個管半徑處，磁場就幾