大學(xué)物理磁場(chǎng)和它的源省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第十二章磁場(chǎng)和它源第1頁第12章磁場(chǎng)和它源§12.3畢奧—薩伐爾定律及應(yīng)用§

12.5安培環(huán)路定理§

12.6利用安培環(huán)路定理求磁場(chǎng)分布§

12.7與改變電場(chǎng)相聯(lián)絡(luò)磁場(chǎng)§12.1磁力與電荷運(yùn)動(dòng)§12.2磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度第2頁§12.1

磁力與電荷運(yùn)動(dòng)一、磁現(xiàn)象：1.磁體與磁體2.磁體對(duì)電流3.電流對(duì)磁體（1820年奧斯特試驗(yàn)）4.磁體對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷二、磁現(xiàn)象本質(zhì)：運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用磁力是運(yùn)動(dòng)電荷相互作用表現(xiàn)I5.電流對(duì)電流SNFIII++--II++--第3頁3§12.2磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)電荷1

磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷2

試驗(yàn)表明：洛侖茲力（左手定則或矢量叉乘判定）+zxyQ3、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向:大小:不受磁力方向定義為方向.

單位:特斯拉T(1T=104G)

洛倫茲力公式：p1、磁場(chǎng)：

2、洛倫茲力

第4頁5、磁場(chǎng)疊加原理：引入磁感線（磁力線或

線）形象描述磁場(chǎng)4、磁場(chǎng)源：產(chǎn)生磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷或電流。7、磁通量：：韋（伯）Wb。1Wb＝1T·m2。6、磁場(chǎng)描繪：第5頁方向:大小:滿足右手螺旋法則。一、畢奧—薩伐爾定律

線電流:載流導(dǎo)線中電流為I，導(dǎo)線半徑比到觀察點(diǎn)P距離小得多。IP●

任意載流導(dǎo)線在點(diǎn)P

處磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度疊加原理§12.3畢奧—薩伐爾定律及應(yīng)用第6頁二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用例1

直線電流磁場(chǎng)。設(shè)有長為L載流直導(dǎo)線，通有電流I。計(jì)算與導(dǎo)線垂直距離為rp點(diǎn)磁感強(qiáng)度。全部dB方向均垂直板面向里。解：I●Po幾何關(guān)系：第7頁2)導(dǎo)線無限長3)導(dǎo)線半無限長，場(chǎng)點(diǎn)與一端連線垂直于導(dǎo)線1)P點(diǎn)位于導(dǎo)線延長線上，B=0磁感應(yīng)線是垂直于導(dǎo)線平面，以導(dǎo)線為圓心同心圓P●r⊙討論I第8頁直線電流磁感應(yīng)線IBI第9頁例2

圓電流磁場(chǎng)。

設(shè)有圓形線圈L，半徑為R，通以電流I。求圓形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)分布解：取如圖所表示電流元在P點(diǎn)磁感強(qiáng)度為：由圓電流對(duì)稱性可知：IRrxop●第10頁1）在圓心處2）在遠(yuǎn)離線圈處此時(shí)，場(chǎng)點(diǎn)距平面載流線圈距離非常遠(yuǎn)，則稱為磁偶極子。討論——磁偶極矩(磁矩)第11頁I圓電流磁感應(yīng)線第12頁例3

載流直螺線管軸線上磁場(chǎng)。設(shè)螺線管半徑為R，電流為I，每單位長度有線圈n匝。求螺線管軸線上磁場(chǎng)分布。解：電流元在P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度●PR取如圖所表示長度螺線管第13頁●PRdB方向均向右第14頁P(yáng)●1）螺線管無限長

螺線管內(nèi)部為均勻磁場(chǎng)。2）半無限長螺線管端點(diǎn)圓心處x如右端點(diǎn)處討論第15頁通電螺線管磁感應(yīng)線II第16頁1.距直線電流r

遠(yuǎn)處大小2.圓形電流大小3.均勻密繞直螺線管軸線上大小有限長：無限長：端點(diǎn)處（半無限長）：有限長：無限長：端點(diǎn)處（半無限長）：中心處軸線上：第17頁0IR0IR0I第18頁磁感線是閉合曲線！三.高斯定理經(jīng)過任意閉合曲面磁通量恒等于零。即穩(wěn)恒磁場(chǎng)是無源場(chǎng)?。ù磐窟B續(xù)定理）第19頁一.磁場(chǎng)安培環(huán)路定理靜電場(chǎng):靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)磁場(chǎng):?以無限長載流直導(dǎo)線為例

磁場(chǎng)環(huán)流與環(huán)路中所包圍電流相關(guān)

12.5

安培環(huán)路定理第20頁?若環(huán)路中不包圍電流情況？?若環(huán)路方向反向，情況怎樣？●●環(huán)路不包圍電流，則磁場(chǎng)環(huán)流為零

第21頁?推廣到普通情況

——在環(huán)路L

中

——在環(huán)路L外

則磁場(chǎng)環(huán)流為

——安培環(huán)路定律恒定電流磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿一閉合路徑L線積分等于路徑L

包圍電流強(qiáng)度代數(shù)和

倍環(huán)路上各點(diǎn)磁場(chǎng)為全部電流貢獻(xiàn)第22頁(1)積分回路方向與電流方向呈右螺旋關(guān)系滿足右螺旋關(guān)系時(shí)

反之

(3)安培環(huán)路定理只適合用于閉合載流導(dǎo)線，對(duì)于任意構(gòu)想一段載流導(dǎo)線不成立圖中載流直導(dǎo)線,設(shè)

比如討論則L環(huán)流為:空間全部電流共同產(chǎn)生磁場(chǎng)第23頁1、分析磁場(chǎng)對(duì)稱性；12.6利用安培環(huán)路定理求磁場(chǎng)分布3、用右手螺旋定則確定曲線所包圍電流正負(fù)，應(yīng)用安培環(huán)路定理解題步驟：4、由安培環(huán)路定理求出感應(yīng)強(qiáng)度。2、過場(chǎng)點(diǎn)選擇適當(dāng)閉合曲線并要求繞行方向，使得沿此環(huán)路積分易于計(jì)算：量值恒定，與夾角處處相等；第24頁例1

無限長載流圓柱面內(nèi)外磁場(chǎng)。設(shè)柱半徑為R，面上均勻分布總電流為I。解：1）對(duì)稱性分析——圓柱面電流可看作是呈軸對(duì)稱分布許多無限長直導(dǎo)線集合?！翊艌?chǎng)對(duì)圓柱形軸線含有對(duì)稱性2）取與圓柱面同心圓為閉合曲線要求繞行方向?yàn)槟鏁r(shí)針3）由安培環(huán)路定理：●●●●●●●●●●●●●●●dI’’dI’dB’dB’’dBP●r第25頁1.當(dāng)與把全部電流集中在軸線處無限長直導(dǎo)線磁場(chǎng)相同。2.當(dāng)判斷I正負(fù)！●●第26頁例2求無限大平面電流磁場(chǎng)

解

對(duì)稱性分析——面對(duì)稱推廣：有厚度無限大平面電流?在外部?在內(nèi)部x第27頁例3：載流長直密繞螺線管內(nèi)磁場(chǎng)證實(shí)：1）內(nèi)部勻強(qiáng)螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)向左證實(shí)其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，外部場(chǎng)強(qiáng)為零?！馪II第28頁證實(shí)：2）外部為零●P第29頁無限長直密繞通電螺線管磁場(chǎng)有限長直通電螺線管磁場(chǎng)第30頁例4

通電螺繞環(huán)磁場(chǎng)分布已知環(huán)上線圈總匝數(shù)為N，電流為I。解：磁場(chǎng)方向在環(huán)內(nèi)每一點(diǎn)都沿切向。取與環(huán)同心圓為閉合曲線要求繞行方向?yàn)槟鏁r(shí)針●rP第31頁§

12.4§12.5§12.13§12.16