真空中的磁场课件.ppt

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1、真空中的磁场(MagneticFieldinVacuum)磁现象和磁场的描述毕奥-萨伐尔定律安培环路定理洛仑兹力安培力内容：1.基本磁现象中国在磁学方面的贡献：最早发现磁现象：磁石吸引铁屑春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁东汉王充《论衡》描述：司南勺最早的指南器具十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧洲的哥伦布早四百年十二世纪已有关于指南针用于航海的记载司南勺早期的磁现象包括:(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只能够在水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南北指向。指北的一端称为北极或N极

2、，指南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。(3)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北两极，任一磁铁总是两极同时存在。(4)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。1820年奥斯特磁针上的电碰撞实验电流的磁效应运动的电荷？磁现象与电现象有没有联系？静电场静止的电荷安培提出分子电流假设:磁现象的电本质—运动的电荷产生磁场运动电荷磁场产生作用奥斯特⒈磁铁　　磁铁NS⒉电流　　磁铁I⒊电流　　电流II2.磁感应强度设带电量为q，速度为v的运动试探电荷处于磁场中，实验发现：（2）在磁场中的p点处存在

3、着一个特定的方向，当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力为零，与电荷本身性质无关;（1）当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通过磁场中某点p时，电荷所受磁力的大小是不同的，但磁力的方向却总是与电荷运动方向（）垂直；（3）在磁场中的p点处，电荷沿与上述特定方向垂直的方向运动时所受到的磁力最大(记为Fm)，并且Fm与qv的比值是与q、v无关的确定值。方向：小磁针平衡时N极的指向。大小：由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个固有的特定方向和确定的比值Fm/(qv)，与试验电荷的性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征，为此，定义一个矢量

4、函数：SI单位：T(Tesla)orWb/m21T=104G(Gauss)目前　Bmax=37T地表：B=10-5T室内：B=10-7～10-5T人体：B=10-13～10-10T(脑磁图、心磁图)3.毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savartlaw)In1820,J.B.BiotandF.Savart实验发现:(Weber韦伯)——电流元产生磁场的规律由毕-萨定律可导出运动电荷产生磁场的规律：I——毕奥-萨伐尔定律——导线上的线元——电流元0=410-7Tm/A——真空磁导率单位时间内通过某一截面的载流子均位于截面后方长度为v的导线

5、内.qS载流导线：于是有I=qnvS单位体积内的载流子数电流元的磁场：单个运动电荷的磁场电流元中的载流子数3.磁场叠加原理运动电荷系的磁场：4.的计算载流导线的磁场：Note:毕-萨定律＋磁场叠加原理＝恒定磁场的实验基础基本方法：电流元的磁场＋叠加原理[例3-1]一段直线电流的磁场毕-萨定律各电流元在P点产生的　方向相同(),因此od0rPI[讨论]方向：与I方向成右手螺旋关系o点在导线上某一点o1rPI2(1、2都取正值)半无限长直导线orPI无限长直导线orPI[例3-2]圆电流轴线上的磁场IXPxoR对称分

6、析沿轴线方向:其中[讨论]①在圆心处,有于是(-

7、12OABxx+dxRL叠加原理在轴线上一点P处:x-x+dx中的载流线圈等效于一个圆电流dI,它对P处磁场的贡献为(See[例3-2])其中OA段的贡献：OB段的贡献：于是,在P处有(方向与I方向成右手螺旋关系)[讨论]若LR(e.g.L10R),则管端中心处：管内轴线上离管端较远处：——长直螺线管轴线上的磁场例一个半径R为的塑料薄圆盘，电量+q均匀分布其上，圆盘以角速度绕通过盘心并与盘面垂直的轴匀速转动。求圆盘中心处的磁感应强度。解：带电圆盘转动形成圆电流，取距盘心r处宽度为dr的圆环作圆电流，电流强度：++++++++

8、++++++o例题　在玻尔的氢原子模型中，电子绕原子核运动相当于一个圆电流，具有相应的磁矩，称为轨道磁矩。试求轨道磁矩μ与轨道角动量L之间的关系，并计算氢原子在基态时电子的轨道