大学物理-第6章 稳恒电流的磁场.ppt

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1、第六章稳恒电流的磁场1§6.3毕奥-萨伐尔定律§6.2磁通量磁场的高斯定理§6.1磁场磁感强度§6.6磁介质有磁介质时的安培环路定理§6.5洛伦兹力安培力§6.4安培环路定律*§6.9霍尔传感器及其应用*§6.8磁路定律及其应用*§6.7磁介质分界面的边界条件2教学基本要求1.掌握磁感强度的概念2.能用毕奥--萨伐尔定律计算简单电流的磁场分布3.理解磁场高斯定理及安培环路定理，掌握用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法5.了解磁介质的磁化和有磁介质时的安培环路定理6.理解类比法，进而了解磁路基本定律4.掌握洛仑兹力公式和安培定律，能计算

2、简单载流导线和线圈在均匀磁场及长直电流磁场中所受力和力矩7.理解霍尔效应的原理36.1.1.基本磁现象安培假说§6.1磁场磁感强度在二千多年前就已被发现和利用1.磁石（Fe3O4）吸引铁和具有指向作用的磁现象指南车（模型）司南NS4铁、钴、镍等的合金和氧化物同性磁极相斥异性磁极相吸确定磁极N、S地南极地北极磁南极磁北极磁体永久磁铁地磁现象磁相互作用51820年丹麦科学家奥斯特发现电流对磁针有作用力同年法国物理学家安培用实验证明了载流导线间有相互作用以后通电62.基本概念（1）磁石(磁铁)永磁铁电磁铁天然磁铁人造磁铁（2）磁性：磁铁能吸引

3、含有物质的性质。（3）磁极：磁铁上磁性最强的两端，NS北南同异斥吸分为极，指向方，性相。73.安培假说-对物质磁性的微观解释安培的物质磁性假说：（2）每个磁铁元等价于一个分子电流；一切磁现象均起源于电荷的运动磁现象的电本质：（1）磁铁由基元磁铁组成；（3）物体未受磁作用时，分子电流任意排列，不显示磁性；物体受磁作用时，显示磁性。86.1.2.磁场磁感强度1.概念运动电荷或电流周围存在的物质，称为磁场。I2.对外表现（1）或I在磁场中受到力的作用——力的表现。（2）载流导线在磁场中移动,磁场力作功——功的表现。3.电荷之间的磁相互作用与电

4、相互作用的不同（1）电荷无论是静止还是运动的，它们之间都存在电相互作用；（2）只有运动的电荷之间才有磁相互作用。9I4.磁感应强度电场磁场（1）实验N在垂直于长直电流的平面内放若干枚小磁针，发现：①小磁针距电流远近不同，所受磁力的大小不同。②距电流等远处，小磁针受力大小同，但方向不同。③在某一确定点，小磁针受力的确定。大小方向10磁感强度的定义带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.实验发现，带电粒子在磁场中沿某一特定方向运动时不受力，此方向与电荷无关.++11带电粒子在磁场中沿其他方向运动时，垂直于与特定直线所组成的平面.当带电粒

5、子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.12大小与无关13磁感强度的定义的方向:的大小:正电荷垂直于特定直线运动时，受力与电荷速度的叉积方向：+14单位：特斯拉运动电荷在磁场中受力+15（3）说明①磁感强度是矢量，既有大小，又有方向，而且是空间的点函数。②磁感强度也遵从叠加原理，即（磁场叠加原理）166.2.1磁感线(1)磁感线上任一点的切线方向和该点的磁场方向一致。§6.2磁通量磁场的高斯定理1.规定(2)通过磁场中某点处垂直于矢量的单位面积的磁感线条数等于该点的大小。一些典型磁场的磁感线：17(1)磁感线是无始无终的闭合曲线。(2

6、)任二条磁感线不相交。A2.性质183.磁感线与电流是套合的，它们之间可用右手螺旋法则来确定。II1.磁通量磁场中通过任一给定曲面的磁感线的条数，称为通过该曲面的磁通量。6.2.2.磁通量磁场的高斯定理（1）定义：19通过面元的磁感线数：通过面元dS的磁感线数(磁通量)：通过曲面S的磁通量：(2)数学表达式：S视为平面dSdS20①磁通量为标量，可正可负，它取决于曲面法线方向的规定。②的规定：非闭合曲面的法线方向根据需要选取；闭合曲面的法线方向规定为外法线方向。③单位：韦伯Wb，（3）说明21通过任一闭合曲面的总磁通量为零说明磁场是无源

7、场、涡旋场穿出穿入2.磁场的高斯定理22解：由Gauss定理有例1：在磁感应强度为的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边线所在平面的法线方向单位矢量与夹角为，则通过半球面S的磁通量为[]DS23PIdl方向：的方向，即电流I的方向。I在P点产生的磁感强度为：大小：取电流元，——毕奥－萨伐尔定律1.定律6.3.1毕奥-萨伐尔定律§6.3毕奥-萨伐尔定律24真空的磁导率：大小：方向：由转向的右螺旋前进方向PI2.说明:（1）适用范围：电流元（2）任意载流导线的：（3）电流元不能在自身及其延长线上激发磁场。I25长L、通有I，P点距导线远a

8、，l1.直电流(载流直导线)激发的磁场P直导线：求P点处的。解：①取电流元如图，在P点激发的磁感强度为：方向：Ia②由磁场叠加原理，导线L在P点激发的为：大小：6.3.2.毕奥-萨伐尔定律应用举例26大小：