真空中的稳恒磁场.ppt

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1、恒定电流与恒定电场上次课：1.恒定电场及其性质恒定电场的基本性质与静电场相同;路的基本方程大小：方向：正电荷运动的方向2.电流密度:3.欧姆定律的微分形式:深刻揭示了电流与场的内在联系.小结4.从场的观点给出电源电动势定义5.从场的观点给出含源电路的欧姆定律全电路欧姆定律：一段含源电路：任取观察方向,计算电势降落。（后面用）（后面用）本章无单独的定量要求！磁场早期:天然磁石对铁磁体作用——磁力1820年奥斯特发现:通电导线周围的小磁针“一跳”INSSNNS电流有磁效应对磁现象的进一步认识：运动电荷（或电流）磁场一.运

2、动的电荷（或电流）产生磁场；二.磁场本身的性质；三.磁场对运动电荷（或电流）的作用；阿拉果、安培、毕奥、萨伐尔、拉普拉斯等人对磁现象深入研究+qI本章和下章讨论：第七章真空中的稳恒磁场实验发现：在磁场中某点，运动电荷所受磁力的方向不唯一；1一.磁感应强度（）+q1.定义：静电场中:稳恒磁场中：2在磁场中某点，运动电荷所受磁力的大小不唯一；还与的方向有关.——由恒定电流产生的磁场存在一特殊方向，电荷沿此方向(或其反方向）运动，不受力；3零力线+q4当零力线时，+q沿零力线且定义：大小：方向：（小磁针N极的指向）零力线

3、+q零力线+q2.磁感应线：为形象描述磁场，类比引入电场线的方法引入磁感应线（线）.B的单位:特斯拉(T)地磁场大约10-5T,人体表面~10-10T,小型条形磁铁~10-2T；电视机内偏转磁场~10-1T；INS线特点：不相交、不中断、无头无尾的闭合线.m=BSSS3.磁通量:4.磁场的高斯定律:通过任一S面的磁通量：S磁场是无源场!电荷量子化已被实验证明了。磁单极子然而迄今为止,人们还没有可以确定磁单极子存在的实验证据。和电场的高斯定律相比,可知闭合面的磁通量为零,反映自然界中没有与电荷相对应的“磁荷”

4、（或叫单独的磁极）存在。式中是电荷、是磁荷。如果实验上找到了磁单极子,那么磁场的高斯定律以至整个电磁理论都将作重大修改。但是狄拉克1931年在理论上指出,允许有磁单极子的存在,提出：二.毕奥—萨伐尔定律q.p静电场中：稳恒磁场：dq.IdqdEEp=?Bp=?1.毕奥—萨伐尔实验真空中:——真空磁导率“无限长”直导线通以电流I，距导线为r处的1pI真空中:oRI圆形载流导线,电流为I、半径为R,圆心处的2方向：垂直纸面向外（方向如图）2.毕奥－萨伐尔定律——用实验结果分析得出电流元产生的磁场：由叠加原理：可给出任一电

5、流产生的磁场的分布：是矢量叠加!注意：大小：方向：矢量式：.例一：一段直线电流的磁场。电流元的磁场:三.毕奥－萨伐尔定律应用举例P点处的磁场：思路？P（方向如图）方向：与电流成右手螺旋关系II讨论：1.“无限长”直电流的磁场：2.“半无限长”直电流的磁场：或pXxIR0r例二：载流圆线圈在其轴线上的磁场。电流元的磁场：方向垂直于电流元和r组成的平面由于对称性，合磁场沿轴线.思路？讨论:I与电流成右手螺旋关系方向：圆心处的磁场：x=0,——线圈的磁矩其中：思考：OIIOIO例三：密绕的载流直螺线管轴线上的磁场。.d

6、llIIIIn——单位长匝数方向沿轴线已知：I、n、R、L、12统一变量（),再积分：取圆环形电流元,：思路？...............PLR.结果:与电流成右手螺旋关系方向：II(1)螺线管“无限长”时,轴线上的磁场:(2)螺线管口处（半“无限长”）,轴线上的磁场:讨论:在距管轴中心约七个管半径处，磁场就几乎等于零了。在管端口处，磁场等于中心处的一半。–5R5R0.439Bx以管长为半径的十倍为例,磁场分布曲线如图:IR例四:“无限长”半圆筒，半径为R，通电流I，求轴线上的

7、·····················xo·y思路？视为许许多多“无限长”载流导线由于对称性，合磁场沿X轴.例1:电子绕核转动,已知半径R、角速度,中心附近的Rr关于运流电流产生的磁场等效电流：-+RI例2：均匀带电薄圆盘旋转，已知圆盘半径R、面电荷密度、角速度,盘心处的方向:思路？取一半径为r的环简化的电流元模型如图。I=qnvs在电流元Idl中的运动电荷数:dN=nsdl可得每个带电粒子的磁场:四.匀速运动点电荷的磁场电流强度表示为:Idl=qnvsdlIdl电流元可表示为：.pn-----载流子

8、数密度q----载流子的电荷v-----载流子的漂移速度S-----导线截面积运动的带电粒子不仅产生磁场,也产生电场.若v<