磁场和它的源 清华大学版大学物理课件.ppt

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1、第17章磁场和它的源主要内容磁力与电荷的运动磁场与磁感应强度毕奥-萨伐尔定律匀速运动点电荷的磁场安培环路定理利用安培环路定理求磁场分布与变化电场相联系的磁场电场和磁场的相对性和统一性117.1磁力与电荷的运动⒈磁铁　　磁铁NS⒉电流　　磁铁I⒊电流　　电流II磁力是运动电荷之间相互作用的表现217.2磁场与磁感应强度磁现象的本质：运动电荷1运动电荷2磁场1磁场2实验：3总结出：磁感应强度SI单位：T(Tesla)orWb/m21T=104G(Gauss)叠加原理：磁通量：SI单位：Wb417.3毕奥-

2、萨伐尔定律——电流元产生磁场的规律IPP点处磁感应强度：5[例1]一段直线电流的磁场IP建立如图所示坐标大小方向6IP7[例2]圆电流轴线上的磁场IROxX考虑对称性：8Notes圆心磁场：一段圆弧电流,圆心处：Io9[例3]载流螺线管轴线上的磁场eeeeeeeeeeeÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄR设螺线管的半径为R单位长度上有n匝线圈P10eeeeeeeeeeeÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄRP11Note无限长直螺线管轴线上磁场：0Bm=nI12磁场的高斯定律在任何磁场中

3、通过任意封闭曲面的磁通总等于零。——磁通连续定理13﹡17.4匀速运动点电荷的磁场设电流元的截面积为S，载流子的数密度为n，漂移速度为，每个载流子的电荷为q由毕-萨定律，得电流元内载流子个数：14静止电荷激发的电场当时近似为运动电荷的电场（其中）1517.5安培环路定理——在恒定电流的磁场中，磁感应强度沿任何闭合路径C的线积分等于路径C所包围的电流强度的代数和的m0倍。Iin：能穿过以路径L为边界的任意曲面的电流(与路径L相铰合link).当Iin方向与路径方向之间符合右手螺旋关系时,取Iin为正,否

4、则为负.16以无限长载流直导线为例路径内包围内电流⊙C17路径内不包围内电流⊙推广到一般情况18Notes①该定理仅适用于闭合恒定电流的磁场.环路上各点的磁场为所有电流的贡献.③表明磁场是非保守场.1917.6利用安培环路定理求磁场的分布[例1]求无限长圆柱面电流的磁场分布由于系统具有轴对称性，到轴线距离相等的点B相等过圆柱面外一点做圆周根据安培环路定理：20过圆柱面内一点作圆周，有方向：与电流方向成右手螺旋关系21[例2]通电螺绕环的磁场分布.线圈匝数为N，电流为I由对称性分析，知：共轴的圆周上各点

5、相等方向沿圆周切线方向取半径为r的圆周为安培环路C取半径为r的圆周为安培环路C22(环管内）取半径为r的圆周为安培环路23[例3]无限大平面电流的磁场分布.j设面电流密度为j(通过与电流方向垂直的单位长度的电流)Ld俯视：⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙①方向平行于平面,且与电流垂直;②平面两侧的方向相反;③与平面等距的各点的大小相等.安培环路:矩形L24——与到平面的距离无关[思考]该结果能否用于有限大载流平面外的中心附近处？Ld⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙2517.7与变化电场相联系的磁场1.普遍的安培环

6、路定理KRCIS2S1L电容器充电时,电流非闭合：原安培环路定理不适用.1861年，Maxwell把安培环路定理推广到非恒定电流情况。26——推广了的或普遍的安培环路定理意义：指出电流和变化的电场与磁场相联系.27——位移电流密度2.位移电流在普遍的安培环路定理中——位移电流Notes“全电流”：Id+Ic——闭合、连续Id本质上是变化的电场,仅在产生磁场这一点上,与传导电流等价.28﹡17.8电场和磁场的相对性和统一性相对性：在相对场源电荷静止的参考系中观测，只存在电场。在相对场源电荷运动的参考系

7、中观测，既有电场又有磁场。统一性：在两种参考系中观测到的电磁场存在相互关系。29Oy＋30电场和磁场构成统一实体——电磁场北京工业大学大学物理课程组31