大學(xué)物理-第十六講-畢薩定律課件

§2磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量一、電磁相互作用1.奧斯特實(shí)驗(yàn)（1820年

）——電流激發(fā)磁場(chǎng)奧斯特HansChristianOersted1777～1851

丹麥物理學(xué)家。1794年考入哥本哈根大學(xué)，1799年獲博士學(xué)位。1806年起任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授。1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)隆?829年起任哥本哈根工學(xué)院院長(zhǎng)?！?磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量一、電磁相互作用1.奧斯特實(shí)驗(yàn)2.安培實(shí)驗(yàn)（1820年

）安德烈·瑪麗·安培André-MarieAmpère1775—1836

法國(guó)物理學(xué)家，在電磁作用方面的研究成就卓著，對(duì)數(shù)學(xué)和化學(xué)也有貢獻(xiàn)。電流的國(guó)際單位安培即以其姓氏命名。安培最主要的成就是1820～1827年對(duì)電磁作用的研究。他研究了兩根載流導(dǎo)線存在相互影響，相同方向的平行電流彼此相吸，相反方向的平行電流彼此相斥?！婵沾艑?dǎo)率。2.安培實(shí)驗(yàn)（1820年）安德烈·瑪麗·安培法國(guó)二、磁場(chǎng)三、磁感強(qiáng)度矢量的定義帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到力的作用——實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場(chǎng)中沿某一特定直線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)不受力；磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷磁體運(yùn)動(dòng)電荷磁體帶電粒子在磁場(chǎng)中沿其他方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，

垂直于與某特定方向所組成的平面；當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中垂直于此特定方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大；二、磁場(chǎng)三、磁感強(qiáng)度矢量的定義帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)大小與無(wú)關(guān)。磁感強(qiáng)度的定義：當(dāng)正電荷垂直于特定方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力，將方向定義為該點(diǎn)的方向。

+單位:特斯拉（T）磁感強(qiáng)度大小運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力：——洛侖茲力大小與無(wú)關(guān)。磁感強(qiáng)度的定義：當(dāng)正電P*一、畢奧—薩伐爾定律——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：§3畢奧—薩伐爾定律電流元P*一、畢奧—薩伐爾定律——電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)——真空磁6/56解題步驟1.選取合適的電流元——根據(jù)已知電流的分布與待求場(chǎng)點(diǎn)的位置；2.選取合適的坐標(biāo)系——要根據(jù)電流的分布與磁場(chǎng)分布的的特點(diǎn)來(lái)選取坐標(biāo)系，其目的是要使數(shù)學(xué)運(yùn)算簡(jiǎn)單；3.寫出電流元產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度——根據(jù)畢奧－薩伐爾定律；4.計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布——疊加原理；5.一般說(shuō)來(lái)，需要將磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量積分變?yōu)闃?biāo)量積分，并選取合適的積分變量，來(lái)統(tǒng)一積分變量。二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例應(yīng)用畢奧-薩伐爾定律求磁場(chǎng)6/56解題步驟二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例例1求有限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線外的磁場(chǎng)。解：方向均沿z軸的負(fù)方向PCD*例1求有限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線外的磁場(chǎng)。解：方向均

的方向沿z

軸的負(fù)方向。（1）P點(diǎn)在載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的中垂線上PCD+討論：的方向沿z軸的負(fù)方向。（1）P點(diǎn)在載流長(zhǎng)直導(dǎo)（3）半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)*P（2）無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)IIX（3）半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)*P（2）無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線10/56例2圓電流軸線上的磁場(chǎng)θxaIx

圓電流的磁場(chǎng)圓電流I半徑為a，軸線沿x

，，方向如圖。對(duì)稱性可知，總場(chǎng)強(qiáng)沿x

方向。，方向沿軸線。其中10/56例2圓電流軸線上的磁場(chǎng)θxaIx11/561.定義線圈的磁矩，則2.圓心處x

=0或3.當(dāng)a<<x，則x≈

r

或11/561.定義線圈的磁矩，則2.圓心處x=0或oI（5）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x（4）RoI（4）幾個(gè)特例oI（5）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x（4）R例3載流直螺線管軸線上的磁場(chǎng)解：每匝線圈通過(guò)電流為Ｉ，線元dl的電流強(qiáng)度為由圓電流軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度公式可得:lLPdlRx.dB各個(gè)圓電流在P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同,故P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為:將代入,得:方向:右手螺旋法則例3載流直螺線管軸線上的磁場(chǎng)解：每匝線圈通過(guò)電流討論：（1）P點(diǎn)位于管內(nèi)軸線中點(diǎn)（2）無(wú)限長(zhǎng)的螺線管

即：則：討論：（1）P點(diǎn)位于管內(nèi)軸線中點(diǎn)（2）無(wú)限長(zhǎng)的螺線管（3）半無(wú)限長(zhǎng)螺線管xBO（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的小的分布（3）半無(wú)限長(zhǎng)螺線管xBO（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的小的分布解：圓電流的磁場(chǎng)向外例4半徑為的帶電薄圓盤的電荷面密度為,并以角速度繞通過(guò)盤心垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求圓盤中心的磁感強(qiáng)度。向內(nèi)解：圓電流的磁場(chǎng)向外例4半徑為的帶電1.磁力線（磁感應(yīng)線）規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度的方向，曲線的疏密程度表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度的大小。II三、磁場(chǎng)的高斯定理1.磁力線（磁感應(yīng)線）規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)2.磁通量磁場(chǎng)的高斯定理SNISNI磁通量：通過(guò)某一曲面的磁力線數(shù)為通過(guò)此曲面的磁通量。用表示。2.磁通量磁場(chǎng)的高斯定理SNISNI磁通量：通過(guò)某一曲單位：韋伯（Wb）單位：韋伯（Wb）磁場(chǎng)高斯定理：通過(guò)任意閉合曲面的磁通量必等于零。（磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)）進(jìn)入閉合曲面S的磁力線根數(shù)（磁通量）和流出閉合曲面S的磁