清华大学自用大学物理一教学课件第十二章磁场和它的源.ppt

《清华大学自用大学物理一教学课件第十二章磁场和它的源.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§12.1磁力与电荷的运动磁的基本现象司南勺在磁极区域，磁性较强磁偏角地球是一个巨大的永磁体。在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。绚丽多彩的极光太阳风与地磁场§12.2磁场与磁感应强度1磁铁的磁场磁铁磁场磁铁N、S极同时存在；同名磁极相斥，异名磁极相吸.NSSN2电流的磁场奥斯特实验电流磁场电流3磁现象的起源运动电荷磁场运动电荷运动电荷磁场运动电荷稳定磁场：磁场分布不会随时间发生变化，一般可由恒定电流激发而在电流周围空间产生。反映磁场性质的物理量：磁感应强度磁感应强度的方向：小磁针在场点处时其

2、N极的指向。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直线方向运动时不受力，此直线方向与电荷无关.++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.当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.大小与无关磁感强度的定义：当正电荷垂直于特定直线运动时,受力将方向定义为该点的的方向.磁感强度大小:单位特斯拉+运动电荷在磁场中受力高斯END1.磁感应线上任一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向一致。2.垂直通过单位面积的磁感应线条数等于该处磁感应强度B的大小。磁感应线（B线）：条形磁铁周围的磁感应线直线电流的磁感应线磁

3、感应线为一组环绕电流的闭合曲线。圆电流的磁感应线I通电螺线管的磁感应线磁感应线的特点：1、磁感应线是连续的，不会相交。2、磁感应线是围绕电流的一组闭合曲线，没有起点，没有终点。§12.3毕奥-萨伐尔定律P*真空磁导率12345678例判断下列各点磁感强度的方向和大小.+++1、5点：3、7点：2、4、6、8点：毕奥-萨伐尔定律的应用任意线电流在场点处的磁感应强度B等于构成线电流的所有电流元单独存在时在该点的磁感应强度之矢量和。磁感应强度的叠加原理：任意载流导线在点P处的磁感强度磁感强度叠加原理求解电流磁场分布基本思路：将电流视为电流元（或典型电流）的集合电流元（或典型电流）磁场公式和

4、磁场叠加原理电流磁场分布PCD*例1载流长直导线的磁场解方向均沿x轴的负方向的方向沿x轴的负方向无限长载流长直导线的磁场PCD+IB电流与磁感强度成右螺旋关系半无限长载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场*PIBXoyxIPba例.无限长载流平板，宽度为a，电流强度为I。求正上方处P点的磁感应强度。解：dBdBxdByrxdxdI根据对称性：By=0oyxIPbadBdBxdByrxdxdII真空中,半径为R的载流导线,通有电流I,称圆电流.求其轴线上一点p的磁感强度的方向和大小.解根据对称性分析例2圆电流的磁场p*p*3）2）的方向不变(和成右螺旋关系）1）若线圈有匝讨

5、论*4）部分圆弧，圆心角为oI（5）*Ad（4）*o(2)RI+R（3）oIIRo(1)x定义平面载流线圈的磁矩圆电流磁感强度公式也可写成平面载流线圈mI说明：只有当圆形电流的面积S很小，或场点距圆电流很远时，才能把圆电流叫做磁偶极子.++++++++++++pR++*例3载流直螺线管的磁场如图所示，有一长为l,半径为R的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有电流I.设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度解由圆形电流磁场公式oop+++++++++++++++讨论（1）P点位于管内轴线中点若(2)无限长的螺线管（3）半无限长螺线管或由代入xBO12.4匀速运动点电荷的

6、磁场Idl++++++vIS运动电荷的磁感应强度公式：-v+vrr直线电流的磁感应线IBII圆电流的磁感应线通电螺线管的磁感应线II磁感应线的特点：1、磁感应线是连续的，不会相交。2、磁感应线是围绕电流的一组闭合曲线，没有起点，没有终点。3、B与I之间满足右螺旋关系。磁场中某点处垂直矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点的数值.磁场中的高斯定理磁通量磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量单位例如图载流长直导线的电流为,试求通过矩形面积的磁通量.解先求，对变磁场给出后积分求物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的.）磁场高斯定理磁场中的高斯定理将电场和磁

7、场对比：qm－磁荷由电场的高斯定理q0－自由电荷可把磁场的高斯定理写成与电场类似的形式1931年Dirac预言了磁单极子的存在量子理论给出电荷q和磁荷qm存在关系：预言：磁单极子质量：这么大质量的粒子尚无法在加速器中产生人们寄希望于在宇宙射线中寻找只要存在磁单极子就能证明电荷的量子化。惟一的一次从宇宙射线中捕捉到磁单极子的实验记录：斯坦福大学Cabrera等人的研究组利用超导线圈中磁通的变化测量来自宇宙的磁单极子。基本装置:qm电感LI超导线圈有磁单极子