大学物理 真空中的稳恒磁场 课件.ppt

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1、代红权真空中的稳恒磁场§1毕奥–萨伐尔定律一.磁现象及其本质1.一般磁现象(1)磁铁两极:N极,S极;不可分;同极斥,异极吸.(2)地磁小磁针:N指北,S指南.地磁N极在南,地磁S极在北.(3)电流与磁铁的相互作用电流对磁铁有作用力,磁铁对电流有作用力.(4)电流与电流的相互作用两平行电流间,两圆电流间,两螺旋管间.2.结论磁铁电流磁铁电流力力(1)作用力方向随磁极的不同及电流方向的不同而不同.(2)作用力大小的强弱,位置,方向有关与磁极和电流3.磁现象的本质(1)螺线管电流等效条形磁铁INS(2)分

2、子电流的假说分子电流NS(3)磁现象的本质运动电荷磁场运动电荷运动电荷既激发电场(库仑场),又激发磁场.(4)磁场的物质性①对运动电荷(电流)作用力;②磁场使其中的物资磁化;③磁场有能量,动量,质量.二.磁感应强度B描述磁场强弱的物理量.3.磁现象的本质INS(2)分子电流的假说分子电流NS(3)磁现象的本质运动电荷磁场运动电荷运动电荷既激发电场(库仑场),又激发磁场.(4)磁场的物质性①对运动电荷(电流)作用力;②磁场使其中的物资磁化;③磁场有能量,动量,质量.二.磁感应强度B描述磁场强弱的物理量.

3、1.三种定义方式①小磁针在磁场中受力;②载流线圈在磁场中受力矩;③运动点电荷在磁场中受力.2.运动点电荷在磁场中受力实验表明:运动点电荷q在磁场中(1)当v与某特定方向平行时,运动点电荷q不受力,其它情况均受力;特定方向(2)运动点电荷q所受磁力FvF方向:垂直于速度v与该特定方向组成的平面;改变q符号,F反向;xyzq+xyz–vF特定方向q大小:与q和v的积成正比;与v同该特定方向夹角正旋值成正比.(3)当=90°时,F取最大值Fmax.1.三种定义方式①小磁针在磁场中受力;②载流线圈在磁

4、场中受力矩;③运动点电荷在磁场中受力.2.运动点电荷在磁场中受力实验表明:运动点电荷q在磁场中(1)当v与某特定方向平行时,运动点电荷q不受力,其它情况均受力;特定方向(2)运动点电荷q所受磁力FvF方向:垂直于速度v与该特定方向组成的平面;改变q符号,F反向;xyzq+xyz–vF特定方向q大小:与q和v的积成正比;与v同该特定方向夹角正旋值成正比.(3)当=90°时,F取最大值Fmax.以运动的正试验电荷q0在磁场中受力定义B3.磁感应强度B的定义(1)大小B=Fmax/(q0v)(2)方向②

5、F,v,B成右手螺旋.①零磁力时的速度方向;(3)运动电荷受力的数学表达F=qv×B4.单位国际单位(SI):T(特斯拉)1T=N/(C·m/s)=1N/(A·m)θ1.电流元Idl激发的磁场dB三.毕奥–萨伐尔定律真空中电流与其产生磁场的关系.IPrIdldB的大小:dB=μ0Idlsinθ/(4πr2)dB的方向:满足Idl,r,dB成右手螺旋关系.dB⊗4πμ0Idl×rr3dB=以运动的正试验电荷q0在磁场中受力定义B3.磁感应强度B的定义(1)大小B=Fmax/(q0v)(2)方向②F,v,

6、B成右手螺旋.①零磁力时的速度方向;(3)运动电荷受力的数学表达F=qv×B4.单位国际单位(SI):T(特斯拉)1T=N/(C·m/s)=1N/(A·m)θ1.电流元Idl激发的磁场dB三.毕奥–萨伐尔定律真空中电流与其产生磁场的关系.IPrIdldB的大小:dB=μ0Idlsinθ/(4πr2)dB的方向:满足Idl,r,dB成右手螺旋关系.dB⊗4πμ0Idl×rr3dB=B=∫dB=μ0/(4π)是当B用国际单位制时而引进的常数,0为真空中磁导率.0=4×10–7N·A–22.磁场叠加原

7、理独立性,叠加性4πμ0Idl×rr33.运动电荷激发的磁场Idl激发磁场是导线dl中所有载流子(载流子数dN=nSdl)激发磁场B的矢量和:dB=BdN当q>0,Idl与v同向vISvdt+++++=qnvdtS/dtI=dQ/dt=qnvS4πμ0Idl×rr3dB=4πμ0qnvSdl×rr3=4πμ0qnSdlv×rr3=4πμ0qv×rr3=dNB=∫dB=μ0/(4π)是当B用国际单位制时而引进的常数,0为真空中磁导率.0=4×10–7N·A–22.磁场叠加原理独立性,叠加性4πμ0

8、Idl×rr33.运动电荷激发的磁场Idl激发磁场是导线dl中所有载流子(载流子数dN=nSdl)激发磁场B的矢量和:dB=BdN当q>0,Idl与v同向vISvdt+++++=qnvdtS/dtI=dQ/dt=qnvS4πμ0Idl×rr3dB=4πμ0qnvSdl×rr3=4πμ0qnSdlv×rr3=4πμ0qv×rr3=dN4πμ0qv×rr3B=当q<0,Idl与v反向I=–qnvSvdl=–dlv4πμ0Idl×rr3dB=4πμ0–qnvS