《医用物理学》教学课件:7 磁场与电磁感应.pdf

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1、本章习题——P2077-1,7-2,7-3,7-4,7-5,7-6,7-7,7-8,7-9,7-10,7-11(选做)重要的物理量重要的常数磁感应强度:?磁通量:??(?)真空磁导率:?0洛伦兹力:?相对磁导率:??载流线圈的磁偶极矩:?磁场强度:?感生电动势和自感:ℰ,?磁场能量:??本章主要内容电流产生的磁场:毕奥.萨伐尔定律、安培环路定理磁场对电流(运动电荷、载流导线)的作用物质的磁性电磁感应§7.1磁场磁感应强度§7.2磁场对运动电荷的作用力§7.3磁场对载流导线的作用§7.4物质的磁性§7.5电磁感应§7.6电磁场理论第一节磁场磁感应强度7.1.

2、1磁场电场和电场强度7.1.2磁感应强度库仑定律7.1.3毕奥-萨伐尔定律电流元点电荷电场线电通量7.1.4磁感线磁通量高斯定理7.1.5安培环路定理静电场的环路定理第一节磁场磁感应强度7.1.1磁场(magneticfield)运动电荷运动电荷磁场磁铁磁铁(1)磁场存在于电流或运动电荷周围(2)磁场对电流或运动电荷有作用力(3)磁场具有物质的属性,具有能量7.1.2磁感应强度(magneticinduction)实验发现(1)带电粒子在磁场中沿某一特定直线方向运动时不受力,此直线方向与电荷无关;而在其它方向运动,均受力。yF0v+v带电粒子在磁场中运动所受ox的力与运

3、动方向有关。zy(2)带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受?=0力最大?max。?maxv+vv(3)带电粒子在磁场中沿ox其它方向运动时?垂直于?v和特定直线所组成的平面。z?max∝???max大小与?,?无关,取决于场点本身的性质。??磁感强度?的定义:当正电荷垂直于特定方向运动时,受力?max,将?max×?方向定义为该点的?的方向。?max磁感强度大小:?=??单位:特斯拉1T=1NA∙m?max高斯1G=10−4Tq+B运动电荷在磁场中受力:?=??×?v力的大小:?=???sin?7.1.3毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savartlaw)(电流元

4、在空间产生的磁场)IdldB?0?d?sin?d?=4??2r72I真空磁导率:04π10NAdB?0?d?×??d?=2P*4??rIdl毕奥—萨伐尔定律任意载流导线在点?处的磁感应强度?0?d?×??磁感应强度叠加原理:?=??=4??2IdldB?0?d?×??毕奥—萨伐尔定律:d?=4??2r[例]判断下列各点磁感强度的方向和大小。11、5点:d?=082+?0?d?3、7点:d?=4??27Idl+32、4、6、8点:R+?0?d?°64d?=2???454??5[例7-1]直线电流的磁场。真空中有一直导线??,长度为?,通有电流?,试求此直

5、线电流在其周围任意一点?处的磁感应强度?。设?点到导线的距离为?0。??解:直导线上各电流元?d?在?点产生的磁感应强度d?方向均沿负?轴方向,所以合成磁感应强度??的方向也沿负?轴方向.o毕奥—萨伐尔定律:o???0?d?×???d?=4??2??0?d?sin?d?=4??2z????d?sin?2?=d?=0D4??2??cos?dI?=?0cot?−?=−?0zsin??0?0r?==zsin(?−?)sin?IdBr?0d?0d?=sin2?oPy?2??10x?=d?=sin?d?C?4??01?0??=(cos?1−cos?2)4??0?0?讨论?=(cos

6、?1−cos?2)4??0•无限长载流长直导线的磁场BBI?→0?0?P’rrP1?=?2→?2??•半无限长载流长直导线的磁场??1→?0?2?=?2→?4??IrBoP•无限长载流长直导线的磁场?0??=2??I电流与磁感强度成右手螺旋关系??X??[例7-2]圆电流的磁场。真空中有一圆形载流导线,半径为?,电流为?,求该圆形导?d?线轴线上的磁场分布。d???解:?的方向根据对称性分????????析,所有电流元在?点产生的磁感应强度矢量和只保留?d?了平行于轴线?方向的分量,?d?即合磁场沿?轴正向。?d??0?d?×??d?d?=?4??2????0?d???B

7、?d?=x4??2?0?d?cos?d??=2cos?=?,?=?2+?24????0?d?cos???=d??=2d?=2???4??????d????200==?4?(?2+?2)322(?2+?2)32R???2IB0讨论?=oxx2(?2+?2)32P?0?1)?=0,?=2?2)?<0,?的方向不变(?和?成右螺旋关系)?2?=??2?0??0??3)?≫?,?=?=2?32??3电偶极子定义:电流环的磁矩??=??EP电偶极矩:?=??r?0??−??=

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