大学普通物理课件第12章-磁场和它的源.ppt

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1、第12章磁场和它的源本章主要内容§12-1磁力与电荷的运动§12-2磁场磁感应强度§12-3毕奥-萨伐尔定律§12-3磁通量磁场的高斯定理§12-4安培环路定理§12-5运动电荷的磁场第12章磁场和它的源磁现象和电现象一样，都是电磁相互作用的表现形式。历史上人们首先发现的磁现象是天然“磁石”对铁的吸引力（BC.600，我国春秋时期沈括的《梦溪笔谈》中有记载。磁石主要成分：Fe3O4）。我国古代还利用磁石发明了指南针并用于航海，提出了北磁极N和南磁极S的概念。在现代，人工制成的永久磁铁（主要成分Fe,Co,Ni等合金）和各种铁淦氧磁体（多为Fe2O

2、3和金属氧化物）等磁性材料。第七章磁力1820年，H.Oersted（丹麦）公布了它的发现：电流与磁铁存在相互作用。人们终于认识到了电现象与磁现象的密切联系。经过大量的实验和理论研究，找出了磁现象的根源，即：运动电荷或电流的相互作用。（§7-1）长期以来，人们一直认为磁与电是无关联的。首先用与电荷相互作用研究相类似的方法（引入“磁荷”概念）来研究磁铁的相互作用（南北磁极不可分）。电学和磁学的发展是相对独立的。Oersted实验第七章磁力§12-1磁力与电荷的运动MagneticForceandMotionofaCharge基本磁现象的实验同性相斥

3、，异性相吸磁铁间的相互作用磁铁对电流作用磁铁对电子束作用电流相互作用§7-1磁力与电荷的运动磁现象的根源在发现电流与磁力有关系后，人们又意识到无法用“磁荷”观点去解释涉及运动电荷（包括电流）的磁铁相互作用。磁力的根源应是什么呢？磁铁运动电荷磁力磁铁运动电荷Ampere提出的“分子电流”观点：分子中带电粒子的运动等价于微小的环形电流。磁铁内的这些分子电流规则排列，等价于宏观上有类似线圈的电流——与磁铁相关的磁力的根源是运动电荷。分子电流结论：所有磁力都是运动电荷相互作用的表现。可用“磁荷”解释§7-1磁力与电荷的运动§12-2磁场

4、和磁感应强度MagneticFieldandMagneticInduction磁力和电场力都是长程力。电荷之间的库仑力是靠电场传递的；同样，运动电荷之间的磁力是靠类似于电场的特殊物质——磁场来传递的。电荷电荷电场磁场实际上，不仅运动电荷可以激发电场，变化的电场也可以激发磁场。磁场对运动电荷的作用力统称为磁场力或磁力。运动电荷在其周围空间激发磁场；磁场对在其中运动的电荷施加作用力。磁场运动电荷运动电荷§7-2磁场和磁感应强度直线电流的磁感应线IBI飞过海I圆电流的磁感应线飞过海通电螺线管的磁感应线II飞过海各种典型的磁感应线的分布：直线电流的磁感

5、线圆形电流的磁感线直螺线管电流的磁感线环形螺线管电流的磁感线磁感应线1.画法(1)磁感线上某点的切向和该点磁感强度B的方向一致；(2)通过垂直于B的单位面积的磁感线的条数等于该点B的大小。磁场强处磁感线密。2.性质(1)两条磁感线不能相交；(2)磁感线是环绕电流的闭合曲线。磁通量：几何意义：通过曲面S的磁感应线数。§7-2磁场和磁感应强度磁感应强度考察电子射线管(CRT)：电子束沿管的轴线射入荧光屏，在无外力作用时电子束无偏转并直射到屏中心。置入磁场中时，在磁力作用下光点偏转。通过偏转大小可计算出磁力的大小。注：CRT的线度足够小，它所处位置

6、看作场点。为定量描述磁场性质，利用磁场对运动电荷作用的特性引入物理量——磁感应强度。说明：与电场一样，磁场也是空间分布的函数：为形象描述磁场的分布特性，可以引入磁感应线，相应的规定与电场线的规定完全相同。§7-2磁场和磁感应强度在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。绚丽多彩的极光§12-3Biot-Savert定律Biot-SavartLaw这就是Biot-Savart定律。静止点电荷产生的场强是最基本的静电场。稳恒电流上电流元产生的磁场也是最基本的磁场

7、。因此研究电流元产生磁场的规律有十分深刻的意义。设电流元在P点产生磁场为，源点到场点的矢径为，与的夹角为q，则比例常数于是在有理化单位制中，令，方向如图所示m0——真空磁导率在未确定电流强度单位的情况下，可规定：§8-1Biot-Savart定律说明：磁感应强度服从叠加原理：稳恒电流必须是闭合的。单独的电流元实际是不存在，电流元的场是实际电流磁场的贡献。——一段电流单独产生的磁场——电流元单独产生的磁场电流元的磁感应线是闭合的，由叠加原理可以证明：稳恒电流的磁感应线都是闭合的。§8-1Biot-Savart定律[例1]通有稳恒电流I的回路中

8、，有一段直线段载流导线，如图所示。求这段直线电流在P点产生的磁感应强度。（p.246，例8.1）讨论：无限长载直导线q1