大学物理学 下册 教学课件 作者 雒向东 第九章 恒定电流的磁场.ppt

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1、第7章恒定电流的磁场教学目标：1．了解基本磁现象，了解磁的电本质，了解介质的磁化过程及其原理。２．理解毕奥-萨伐尔定律、磁场的高斯定理、磁场的安培环路定理等基本原理的内容及所表达的物理意义。３．掌握磁感强度的计算、带电粒了在电磁场中的运动规律、磁场对带电导线的作用力计算。４．综合应用电磁场对带电粒子运动行为的控制。第7章恒定电流的磁场中国研制的月球车在做沙漠试验7.1基本的磁现象磁现象的本质7.2毕奥-萨伐尔定律7.3磁通量磁场的高斯定理7.4安培环路定理7.5磁场对电流的作用7.6带电粒子在电场和磁场中的运动7.7磁介质SNSNS磁场IFI1I2FN7.1基

2、本的磁现象运动电荷磁场运动电荷电流电流分子电流分子电流电流分子电流运动电荷分子电流7.2毕奥－萨伐尔定律一、毕奥－萨伐尔定律真空中的磁导率大小：方向：右螺旋法则磁场：取?P二、毕－萨定律的应用1.载流直导线的磁场Ia解求距离载流直导线为a处一点P的磁感应强度几何关系Pl(1)无限长直导线方向：右螺旋法则(2)任意形状直导线PaI12I讨论x(3)无限长载流平板P解xyOy几何关系Ib(1)(2)(3)分析：(1)无限长载流直导线(2)i——电流密度；无限大载流板磁屏蔽iiPxyOyPx2.载流圆线圈的磁场RxO求轴线上一点P的磁感应强度根据对称性方向

3、满足右手定则Px(2)载流圆线圈的圆心处(3)一段圆弧在圆心处产生的磁场I如果由N匝圆线圈组成I(1)S磁矩定义讨论IRO123如图，求O点的磁感应强度。解例3.载流螺线管轴线上的磁场已知螺线管半径为R，单位长度上有n匝ndl匝PR3.载流螺线管轴线上的磁场已知螺线管半径为R，单位长度上有n匝ndl匝圆电流在P点的磁场l(1)无限长载流螺线管(2)半无限长载流螺线管PP讨论xORq求绕轴旋转的带电圆盘轴线上的磁场和圆盘的磁矩解r例dr细圆环圆电流圆盘在轴线上的磁场px方向沿x轴正向xORqrdr圆电流磁矩圆盘磁矩圆盘磁矩三、运动电荷的磁场P+qS电流元内电荷数

4、一个电荷产生的磁场电荷电荷密度nOab如图的导线，已知电荷线密度为，当绕O点以转动时解1234线段1：O点的磁感应强度例求线段2：同理线段3线段4Oab1234dr7.3磁场的高斯定理一、磁场线(磁感应线磁力线）1.规定(1)磁场线切线方向为磁感应强度的单位面积上穿过的磁场线条数为磁感的方向(2)垂直应强度的大小2.磁场线的特征(1)无头无尾的闭合曲线(2)磁场线不相交二、磁通量2.曲面3.闭合曲面1.面元(1)面元方向的规定：向外为正，向内为负(2)磁通量穿出、穿入闭合面磁场线条数之差三、磁场的高斯定理磁场线都是闭合曲线，穿出、穿入闭合面磁场线条数

5、相等——磁场是无源场（涡旋场）例证明在磁场线线为平行直线的空间中，同一根磁场线上各点的磁感应强度值相等。解7.4磁场的安培环路定理静电场:静电场是保守场磁场:以无限长载流直导线为例一、磁场的安培环路定理1.积分环路在垂直平面内磁场的环流与环路中所包围的电流有关积分环路包围电流I一、磁场的安培环路定理1.积分环路在垂直平面内积分环路包围电流电流方向与积分回路方向呈右螺旋关系I>0；反之I<0I一、磁场的安培环路定理电流在环路以外时，它对磁场的环流没有贡献1.积分环路在垂直平面内积分环路不包围电流等于把磁场对环路投影的积分2.积分环路不平行垂直平面一、磁场的安

6、培环路定理1.积分环路在垂直平面内磁场环流为一、磁场的安培环路定理P点的磁感应强度为磁场环流为3.多个电流I1I2I3I4安培环路定律恒定电流的磁场中，磁感应强度沿一闭合路径L的线积分等于路径L包围的电流强度的代数和的倍(2)电流方向与积分回路方向呈右螺旋关系I>0；反之I<0(1)磁场是有旋场(3)安培环路定理只适用于闭合的载流导线，对于任意设想的一段载流导线不成立I1I2I3讨论例求无限长均匀载流圆柱体的磁场分布。PL解电流分布具有轴对称性，故磁场分布也是轴对称的P圆柱体外圆柱体内o二、安培环路定理的应用环路上各点B的大小相等roPLBr例求无限长圆柱体电

7、流的磁场分布。解电流分布具有轴对称性，故磁场分布也是轴对称的圆柱体外圆柱体内二、安培环路定理的应用例求无限大均匀载流平面磁场分布解积分环路abcd关于平面对称积分环路关于平面对称推广：有厚度的无限大平板电流•在外部•在内部x例求密绕螺绕环电流的磁场分布及螺绕环内的B。解•在螺绕环内部做一个环路，可得无限长密绕载流直螺线管外部磁场B=0单位长度线圈匝数n匝，电流强度I内部：例解螺线管内部磁力线是一族平行于轴的直线一、安培定理7.5磁场对电流的作用二、磁场对平面载流线圈的作用1.均匀磁场中的刚性矩形载流线圈2.磁场力的功一、安培定理大小：方向：右手螺旋法则任意形状

8、载流导线的安培力7.5磁场对电流的作用