穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)(上)課件

穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)(上)課件CONTENTS磁場(chǎng)的基本概念穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)磁場(chǎng)中的物質(zhì)磁場(chǎng)中的能量磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)的基本概念010102磁場(chǎng)的定義磁場(chǎng)是由磁體的運(yùn)動(dòng)或電流產(chǎn)生，是一種客觀存在的物理場(chǎng)。磁場(chǎng)：是存在于磁體或電流周圍的一種特殊物質(zhì)，它對(duì)處于其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。磁場(chǎng)中任一點(diǎn)都有一個(gè)確定的磁場(chǎng)方向，即磁力線的指向。磁場(chǎng)是存在于一定空間范圍內(nèi)的物理場(chǎng)，其大小和方向隨空間位置而變化。磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用，是一種客觀存在的物理場(chǎng)。磁場(chǎng)具有方向性磁場(chǎng)具有空間性磁場(chǎng)具有物質(zhì)性磁場(chǎng)的基本性質(zhì)磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用，使磁體受到力的作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng)或偏轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)對(duì)通過其中的電流產(chǎn)生力的作用，使電流受到力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)或改變方向。磁場(chǎng)在許多科技領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，如電磁感應(yīng)、電機(jī)、磁力懸浮、磁共振成像等。磁場(chǎng)對(duì)磁體的作用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)在科技中的應(yīng)用磁場(chǎng)的作用穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)02在一段導(dǎo)體中，若沒有外界干擾，電流將保持恒定狀態(tài)。導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電壓，且導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷產(chǎn)生。在電子設(shè)備、電路和電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。穩(wěn)恒電流形成條件應(yīng)用場(chǎng)景穩(wěn)恒電流的定義根據(jù)右手螺旋定則，磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，并環(huán)繞電流。磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)分布與電流大小成正比，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比。磁場(chǎng)在空間中呈圓柱形分布，距離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度越弱。030201穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)特性磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力，方向與電流和磁場(chǎng)方向都垂直。安培力當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生電流。電磁感應(yīng)磁場(chǎng)中的導(dǎo)磁材料會(huì)形成磁路，磁阻的大小與導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率、截面積和長(zhǎng)度有關(guān)。磁路與磁阻磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)中的物質(zhì)03

磁介質(zhì)磁介質(zhì)是指能夠被磁場(chǎng)影響的物質(zhì)，包括各種金屬、半導(dǎo)體的材料。磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生磁化，從而對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生影響。磁化現(xiàn)象是指磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中被極化的現(xiàn)象。磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中會(huì)被磁化成小磁體，從而對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生影響。磁化強(qiáng)度是指磁介質(zhì)被磁化后所具有的磁性強(qiáng)度。磁化強(qiáng)度的大小取決于磁介質(zhì)的性質(zhì)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度。是指帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的力。洛倫茲力的大小取決于帶電粒子的電荷量和速度，方向垂直于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向。是指當(dāng)電流在磁場(chǎng)中通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體的一側(cè)會(huì)出現(xiàn)電荷積累的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由于磁場(chǎng)對(duì)電子的洛倫茲力作用引起的。磁場(chǎng)中的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)霍爾效應(yīng)洛倫茲力磁粘性是指磁場(chǎng)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的粘性力。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的流體，會(huì)受到磁粘性力的作用，從而影響流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。磁流體動(dòng)力學(xué)是研究磁場(chǎng)和流體運(yùn)動(dòng)相互作用的學(xué)科。在磁流體動(dòng)力學(xué)中，磁場(chǎng)對(duì)流體的粘性力和慣性力都有影響，從而影響流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和穩(wěn)定性。磁場(chǎng)中的物質(zhì)的相互作用磁場(chǎng)中的能量04磁場(chǎng)能量密度定義單位體積內(nèi)的磁場(chǎng)能量，用公式表示為$w_{m}=frac{B^{2}}{2mu_{0}}$，其中$B$為磁感應(yīng)強(qiáng)度，$mu_{0}$為真空磁導(dǎo)率。磁場(chǎng)能量密度特性與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比，反映了磁場(chǎng)能量的空間分布。磁場(chǎng)能量密度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系在一定空間內(nèi)，磁場(chǎng)能量密度隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而增大。磁場(chǎng)能量密度計(jì)算步驟先計(jì)算出單位體積內(nèi)的磁場(chǎng)能量密度，然后對(duì)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行積分，得到總磁場(chǎng)能量。注意事項(xiàng)計(jì)算時(shí)需注意積分區(qū)域的邊界條件和物理意義。磁場(chǎng)能量的計(jì)算公式總磁場(chǎng)能量$W_{m}=intw_{m}dV$，其中$dV$為微小體積元。磁場(chǎng)能量的計(jì)算利用高磁能密度的材料，如釹鐵硼等，可以存儲(chǔ)大量的磁場(chǎng)能量，用于電力儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)。磁能存儲(chǔ)利用磁場(chǎng)能量可以產(chǎn)生強(qiáng)大的磁力，用于電磁鐵、磁懸浮列車等機(jī)械裝置中。磁力機(jī)械磁場(chǎng)能量對(duì)生物體具有影響，如磁場(chǎng)療法、磁感應(yīng)成像等應(yīng)用。磁場(chǎng)生物效應(yīng)磁場(chǎng)能量的應(yīng)用磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷05洛倫茲力方向根據(jù)左手定則，伸開左手，讓磁感線從掌心進(jìn)入，四指指向電荷運(yùn)動(dòng)方向，大拇指即為洛倫茲力方向。洛倫茲力公式$F=qvBsintheta$，其中$q$是電荷量，$v$是速度，$B$是磁感應(yīng)強(qiáng)度，$theta$是速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角。洛倫茲力不做功因?yàn)槁鍌惼澚κ冀K與運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力不做功。洛倫茲力當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力提供向心力時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。勻速圓周運(yùn)動(dòng)$r=frac{mv}{qB}$，其中$m$是質(zhì)量，$v$是速度，$q$是電荷量，$B$是磁感應(yīng)強(qiáng)度。半徑公式$T=frac{2pim}{qB}$。周期公式帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)洛倫茲力作為向心力當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力作為向心力時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。加速器原理利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)的交替作用，使帶電粒子獲得加速