大学物理下课件第11章-稳恒磁场.ppt

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1、稳恒磁场磁场毕奥-萨伐尔定律1磁场的高斯定理2磁场的安培环路定理3磁场的对外作用4超导简介51静电荷运动电荷稳恒电流静电场稳恒磁场电场磁场学习方法：类比法司南勺（1）具有磁性，能吸引铁、钴、镍等物质。（2）具有磁极，分磁北极N和磁南极S。（3）磁极之间存在相互作用，同性相斥，异性相吸。（4）磁极不能单独存在。磁体的性质：一.磁的基本现象§11.1磁场磁感应强度在磁极区域，磁性较强磁偏角地球是一个巨大的永磁体。41820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现了小磁针在通电导线周围受力作用而发生偏转。磁铁对载流导线、载流导线之间或载流线圈之间也有相互作用。实验发现：运动电荷既能产生磁

2、效应，也能受磁力的作用。安培指出：天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。分子电流NS电荷的运动是一切磁现象的根源。二.磁场近代理论和实验表明：物质间的磁力作用是通过磁场传递的。即运动电荷磁场运动电荷恒定磁场—空间分布不随时间变化的磁场。反映磁场性质的物理量：磁感应强度的方向：小磁针在场点处时其N极的指向。磁感应强度的大小：实验1：点电荷q0以同一速率v沿不同方向运动。实验表明：（4）电荷q0垂直磁场方向运动时，（3）电荷q0沿磁场方向运动时，（1）（2）8（1）在磁场中同一场点，Fmax/q0v为一恒量；实验表明：实验2：在垂直于磁场方向改变运动电荷的速率v，改变点电

3、荷的电量q0。（2）在磁场中不同场点，Fmax/q0v的量值不同。定义：磁感应强度的大小：单位:特斯拉T§11.2毕奥-萨伐尔定律毕奥和萨伐尔用实验的方法证明：长直载流导线周围的磁感应强度与距离成反比与电流成正比。I10一、毕–萨定律：研究一段电流元产生磁感应强度的规律。表述：电流元在空间点产生的磁场为：电流元：dl的方向：电流的方向。：从电流元所在位置指向场点P的单位矢量。真空中的磁导率11一段载流导线产生的磁场：垂直于和所形成的平面。大小：方向：由右手螺旋法则确定为与之间的夹角。4、求B的分量Bx、By、Bz;3、确定电流元的磁场2、分割电流元;1、建立坐标系;5、求

4、总场：应用毕萨定律计算一段载流导体的磁场：二、毕–萨定律的应用解:分割电流元1：载流直导线的磁场（设场点P到电流的垂直距离为a）统一积分变量:14讨论:1、无限长载流直导线的磁场2、载流导线延长线上任一点的磁场152.圆形电流轴线上的磁场载流圆线圈半径为R，电流为I。求轴线上距圆心O为x处P点的磁感应强度。解：建立坐标系Oxy任取电流元R分析对称性可得：方向：右手螺旋法则R17讨论:(1)载流圆环环心处的磁场(2)载流圆弧导线在圆心处产生的磁场183.载流密绕直螺线管内部轴线上的磁场xrORx螺线管半径为R导线中电流为I单位长度线圈匝数n在螺线管上的x处截取一小段19无限

5、长螺线管：xrORx练习2：无限长载流导线弯成直角，P点和R点的磁场？练习1：边长为a的正方形通以电流I，角上一点P的磁场？21练习3：一根无限长导线通有电流I，中部弯成圆弧形，如图所示。求圆心o点的磁感应强度B。垂直纸面向里22分割电流元为无限多宽为dx的无限长载流直导线；解：建立如图坐标系电流元电流例：一宽为a无限长载流平面，通有电流I,求距平面左侧为b与电流共面的P点磁感应强度B的大小。23思考：在半径R的“无限长”半圆柱形金属片中，有电流I从下而上地通过，如图，试求圆柱轴线上一点P的磁感强度。24三.运动电荷的磁场电流元产生的磁场：电流元Idl，体元为Sdl，内有

6、nSdl个电荷一个电荷产生的磁场为：Idl++++++vIS25⊙将I与dN代入运动电荷的磁场公式：例：电子绕核转动，半径r，速率v，求轨道中心处的磁感应强度的大小。解法一：解法二：用运动电荷的磁场公式电子绕核转动的周期：它所产生的圆电流的电流强度为：27解：例：一塑料圆盘，半径为R，电荷q均匀分布于表面，圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴语速匀速转动，角速度，求盘心的磁感应强度。将圆盘分划成许多圆环，（1）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。一.磁感应线（B线）：§11.3磁场的高斯定理（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。条形

7、磁铁周围的磁感应线直线电流的磁感应线磁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。(3)磁力线的环绕方向与电流方向之间可以分别用右手定则表示。二、磁通量磁通量:磁场中通过给定曲面的磁力线条数单位：韦伯（Wb）闭合曲面规定：取向外方向为面的正方向磁力线穿出闭合面为正通量，磁力线穿入闭合面为负通量。34定理表述：穿过任意闭合面的磁通量等于零。磁场中的高斯定理阐明了磁场的性质：磁场是无源场。三、磁场