第十九穩(wěn)恒磁場演示文稿

第十九穩(wěn)恒磁場演示文稿目前一頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)（優(yōu)選）第十九穩(wěn)恒磁場目前二頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)內(nèi)容§19.1電流電動(dòng)勢§19.2磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度§19.3畢奧—薩伐爾定律§19.4安培環(huán)路定理

電流

電動(dòng)勢目前三頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)§19.1電流電動(dòng)勢§19.1.1電流電流：電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流是一種客觀的物理現(xiàn)象，可通過它的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)感知它的存在電流形成的條件可移動(dòng)的電荷—載流子電場目前四頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)電流強(qiáng)度—通過截面S的電荷隨時(shí)間的變化率微觀表達(dá)++++++:電子漂移速度的大小單位：目前五頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)電流密度許多情況下，用電流強(qiáng)度不足以描述導(dǎo)體內(nèi)電流的分布情況，例如趨膚效應(yīng)電流密度—細(xì)致描述導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)電流分布的情況該點(diǎn)正電荷運(yùn)動(dòng)方向方向：大小：單位時(shí)間內(nèi)過該點(diǎn)且垂直于正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積的電荷目前六頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)若面元dS與電流密度不正交：S通過任一面積的電流結(jié)論：與的關(guān)系是一個(gè)通量與通量密度的關(guān)系。目前七頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)歐姆定律的微分形式歐姆定律則電阻為若導(dǎo)體電阻率為實(shí)驗(yàn)表明，電場強(qiáng)度的方向與電流密度的方向一致又目前八頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)§19.1.2電動(dòng)勢（一）何謂穩(wěn)恒電流各點(diǎn)電流密度不隨時(shí)間變化的電流tI（二）穩(wěn)恒電流的產(chǎn)生目前九頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前十頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)非靜電力—能不斷分離正負(fù)電荷，使正電荷逆靜電場力方向運(yùn)動(dòng)的力+++---+非靜電場強(qiáng)—單位正電荷所受的非靜電力：穩(wěn)恒電流的形成：AB目前十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)電源電動(dòng)勢單位正電荷繞閉合回路運(yùn)動(dòng)一周，非靜電力所做的功+++---+電源電動(dòng)勢的大小，等于將單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移至正極時(shí)非靜電力所作的功.電源電動(dòng)勢目前十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)L注意：1）規(guī)定電源內(nèi)部，電勢升高的方向--由負(fù)極指向正極的方向?yàn)殡妱?dòng)勢的實(shí)際方向.2）若“非靜電力”在整個(gè)回路中都存在，則：ab10伏+-NS單位:伏特含義：反映非靜電力作功的本領(lǐng)，與負(fù)載無關(guān)。目前十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)§19.2磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場磁鐵的磁場

磁鐵磁鐵N、S極同時(shí)存在；同名磁極相斥，異名磁極相吸.SNNSNS磁場電流的磁場奧斯特實(shí)驗(yàn)I目前十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)電荷電荷電場目前十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度設(shè)帶電量為q0，速度為v的運(yùn)動(dòng)試探電荷處于磁場中，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（2）在磁場中的p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)，所受到的磁力為零，與電荷本身性質(zhì)無關(guān);（1）當(dāng)運(yùn)動(dòng)試探電荷以同一速率v沿不同方向通過磁場中某點(diǎn)p

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（）垂直；（3）在磁場中的p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(記為Fmax)，并且Fmax與q0v的比值是與q0、v無關(guān)的確定值。目前十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)方向：運(yùn)動(dòng)電荷受到的磁力為零的方向，小磁針平衡時(shí)N極的指向。大?。?/p>

單位：特斯拉（T）(SI)

高斯（Gs）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，磁場中任何一點(diǎn)都存在一個(gè)固有的特定方向和確定的比值Fmax/(q0v)，與試驗(yàn)電荷的性質(zhì)無關(guān)，反映了磁場在該點(diǎn)的方向和強(qiáng)弱特征，為此，定義一個(gè)矢量函數(shù)：目前十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)§19.3畢奧—薩伐爾定律畢奧—薩伐爾定律(電流元在空間產(chǎn)生的磁場)真空磁導(dǎo)率

P*目前十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)討論該磁場具有軸對稱性，方向沿切線。畢奧-薩伐爾定律不能直接由實(shí)驗(yàn)與理論證明，然而由它得出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)很好地相符。任意載流回路在點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為目前十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)l應(yīng)用目前二十頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前二十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)I討論無限長直電流的磁感應(yīng)線目前二十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)所有的長直電流元產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都相同目前二十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前二十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)討論目前二十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)ROIⅠⅡⅢ例4、如圖，電流I經(jīng)過半無限長導(dǎo)線Ⅰ，半圓導(dǎo)線(半徑為R)Ⅱ，半無限長導(dǎo)線Ⅲ,求圓心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。方向向外I目前二十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)IIO123進(jìn)一步思考：圓電流3I2aO1I目前二十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)例6、求載流直螺線管中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。已知：半徑R，電流I，單位長度匝數(shù)n，求：PR解：將螺線管分割成許多圓線圈。線圈中的電流相當(dāng)電流為的圓電流。目前二十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)LRP在P點(diǎn)產(chǎn)生磁場轉(zhuǎn)換變量：圓電流在軸線產(chǎn)生場強(qiáng)目前二十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)方向：沿軸線方向（如圖）LRP目前三十頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)討論：對“無限長”的螺線管管邊緣處：如A1點(diǎn)A1A2A1A2B方向：沿軸線方向（如圖）LP目前三十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場目前三十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前三十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)+-目前三十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)例8、依玻爾模型，氫原子中電子以速率v=2.2106m/s在半徑為r=0.5310-10m圓周上運(yùn)動(dòng)，求這電子在軌道中心所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度+-解:r方向向下目前三十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前三十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前三十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)§19.4安培環(huán)路定理磁感應(yīng)線曲線切線方向即方向曲線疏密表示的大小閉合曲線，互不相交，無起點(diǎn)無終點(diǎn)與電流方向滿足右手螺旋關(guān)系目前三十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)磁通量磁通量：通過某曲面的磁感線數(shù)勻強(qiáng)磁場中，通過曲面S的磁通量：一般情況目前三十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)磁場的高斯定理物理意義：通過任意閉合曲面的磁通量必等于零，故磁場是無源的SNI目前四十頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)§19.4.2安培環(huán)路定理o設(shè)閉合回路為圓形回路,

與成右螺旋o若回路繞向?yàn)槟鏁r(shí)針目前四十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)對任意形狀的回路電流在回路之外目前四十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)多電流情況推廣：目前四十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)安培環(huán)路定理在真空的恒定磁場中，磁感強(qiáng)度沿任一閉合路徑的積分的值，等于乘以該閉合路徑所穿過的各電流的代數(shù)和.電流正負(fù)的規(guī)定：與成右螺旋時(shí)，為正；反之為負(fù).注意目前四十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)

（1）是否與回路外電流有關(guān)？

（2）若，是否回路上各處

？是否回路內(nèi)無電流穿過？討論：目前四十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)總結(jié)：

環(huán)流雖然僅與所圍電流有關(guān)，但磁場卻是所有電流在空間產(chǎn)生磁場的疊加。任意形狀穩(wěn)恒電流，安培環(huán)路定理都成立。

安培環(huán)路定理僅僅適用于恒定電流產(chǎn)生的恒定磁場，恒定電流本身總是閉合的，因此安培環(huán)路定理僅僅適用于閉合的載流導(dǎo)線。

靜電場的高斯定理說明靜電場為有源場，環(huán)路定理又說明靜電場無旋；穩(wěn)恒磁場的環(huán)路定理反映穩(wěn)恒磁場有旋，高斯定理又反映穩(wěn)恒磁場無源。目前四十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)(1)分析磁場的對稱性；(2)過場點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)穆窂?，使得沿此環(huán)路的積分易于計(jì)算：的量值恒定，與的夾角處處相等；(3)求出環(huán)路積分；(4)用右手螺旋定則確定所選定的回路包圍電流的正負(fù)，最后由磁場的安培環(huán)路定理求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。應(yīng)用安培環(huán)路定理的解題步驟：目前四十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前四十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)設(shè)圓柱電流呈軸對稱分布，導(dǎo)線可看作是無限長的，磁場對圓柱形軸線具有對稱性。當(dāng)長圓柱形載流導(dǎo)線外的磁場與長直載流導(dǎo)線激發(fā)的磁場相同！目前四十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)當(dāng)，且電流均勻分布在圓柱形導(dǎo)線截面上時(shí)在圓柱形載流導(dǎo)線內(nèi)部，磁感應(yīng)強(qiáng)度和離開軸線的距離r成正比！目前五十頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)設(shè)螺線管長度為L,共有N匝。2、載流長直螺線管內(nèi)的磁場目前五十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)設(shè)環(huán)上線圈的總匝數(shù)為N，電流為I。3、載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場目前五十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十七點(diǎn)目前五十三