Ch(稳恒电流的磁场)精讲.ppt

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1、磁体、电流、运动电荷周围均存在磁场。三者均归结为运动电荷产生磁场。1820年丹麦科学家奥斯特发现电流产生磁场。第八章真空中稳恒电流的磁场Static(Steady)MagneticField在学习这一章时注意电与磁的对称性。恒定电流激发的磁场──稳恒磁场。本章讨论恒定电流在真空中产生的磁场，主要内容为两部分：电流及运动电荷产生磁场的规律。磁场电流，电流电流，运动电荷运动电荷，磁场运动电荷相互作用的规律。一、早期对磁现象的认识1.磁现象：自然界的一种基本现象。2.磁体的应用与指南针的发明：3.磁极：分N极与S极，同性相斥异性相吸。§8-1基本磁现象①天然磁铁具有磁性；②磁铁的两极不可

2、分割；结论：NSNS基本磁现象(1)江湖郎中的骗术应用。(2)司南勺与指南针。③铁磁物质能被磁化。在人类历史的长河中，人们最先接触到的是电现象，如雷电等。但是从应用研究的角度来看，磁现象比电现象发现得早，我国在战国时期（公元前300年）就已发现了磁现象，东汉时期发明磁性指南器具——司南，十一世纪（北宋）时发明了指南针。二、电现象与磁现象的联系2.安培力实验I⊙FNS1820年丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应。磁场对电流有作用。磁针受到通电导体力的作用，即电流对磁有作用。INS奥斯特1.奥斯特实验Oersted,HansChristian,1777-18514.运动电荷受磁场的作用3.载流导线

3、（线圈）之间也有相互作用IIFFIIFFSN－＋磁体、电流、运动电荷周围均存在磁场。三者均归结为运动电荷产生磁场。电流←→磁场；磁场←→电流；电流←→电流；磁场←→运动电荷的作用是通过磁场传递的。在原子尺度上可以把磁体看成分子电流。结论：电与磁之间有着密切的联系电流磁场电流电与磁是一个事物的两个方面，它们是对称统一的。磁场Magneticfield磁场磁极电流运动电荷磁极电流运动电荷§8-2恒定电流和恒定电流的磁场#恒定的含义是指物理量不随时间改变#形成电流的条件：在导体内有可以自由移动的电荷或叫载流子（如在半导体中载流子有电子或空穴；在金属中是电子；在电解质溶液中是离子）。在导体内要维持一个

4、电场，或者说在导体两端要存在有电势差。电荷的定向流动形成电流，大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流，也叫直流。电流的形成一、电流强度电流密度1.电流的形成规定正电荷运动的方向为电流的方向。即从高电势处流向低电势处。1）传导电流：带电粒子在导体中作定向运动。2）运流电流：带电粒子在空间作定向运动。3）位移电流：变化的电场产生(见Ch.11)。规定正电荷流动的方向为正方向。单位时间内通过任一截面的电量，表示了电路中电流强弱的物理量。它是标量用I表示。单位：库仑/秒=安培它是国际单位中的基本量。常用毫安（mA）、微安（A）标量2.电流强度注意：一般情况不能用只有不变的直流关系才成立。电流的形

5、成必要性：当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点电流的大小。定义电流密度矢量的方向为空间某点处正电荷的运动方向,它的大小等于单位时间内该点附近垂直与电荷运动方向的单位截面上所通过的电量。3.电流密度矢量单位量纲电流密度矢量的方向定义为垂直于截面。与微观量的关系：设n为单位体积内电子密度。导体在外电场中，电子在杂乱无章的热运动上叠加一个沿场强反方向上的定向漂移，设漂移速度为。在时间内穿过面的电子数,即电量为：长度质量铜导线一般n～1028m-3，u～0.15mm/sec所以,电流密度大小为j～105库仑/米2·秒.因为肌体对电的反应强弱主要取决于

6、电流密度的大小，所以电流密度的概念在研究直流电的生理作用时很重要。4.与的关系：设某点处电流密度为，为面的法线方向。通过一个有限截面S的电流强度为：也可称电流强度是电流密度矢量通过S面的通量。二、电流的连续性方程恒定电流的条件类似于电力线引入电流线来描述由组成的电流分布，称之为电流场。曲线上每一点的切线方向就是的方向，曲线的疏密表示它的大小。即电流线的数密度。根据电荷守恒，在有电流分布的空间做一闭合曲面，单位时间内穿入、穿出该曲面的电流密度通量等于曲面内电量变化速率的负值。1.电流线3.恒定电流的条件闭合曲面电流密度矢量的通量等于该面内电荷减少的速率。电流连续性方程：（微分形式证明略）恒定电流

7、的条件：空间各点的电荷分布不随时间改变。2.连续性方程稳恒条件可说为电荷分布不随时间变化，即场不变时达到稳恒。单线：S2S1I1I2有分支：SS2S1S3I1I2I3三、恒定电流的磁场（Magneticfield）试探者：运动电荷，电流元，磁极，载流线圈1）试探运动电荷：(1)线度要小。(2)本身产生的磁场可忽略。1.磁感应强度矢量恒定电流不随时间变化，故恒定电流在周围空间产生的磁场也不随时间变化