最新第11章稳恒磁场教学讲义PPT课件.ppt

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1、第11章稳恒磁场用电流强度还不能细致地描述电流的分布。所谓分布不同是指在导体的不同地方单位面积中通过的电流不同。II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的电流的大小的物理量电流密度dIdS单位时间内通过面元dS的电量为n—单位体积内的带电粒子数v—带电粒子的定向运动速度单位时间内通过与电荷运动方向垂直的单位面积的电量为方向：正电荷在该点的运动方向多种载流子：电流稳恒条件稳恒电流各点电流密度不随时间变化的电流电流稳恒条件说明流入曲面内的电荷量=流出的电荷量稳恒电场-由稳定的电荷分布所产

2、生的电场。指出两点：1）稳恒电场与静电场类似，满足高斯定理与环路定理。推论：静电场中的电势、电压等概念都可应用于稳恒电场。2）稳恒电场又不同于静电场：A）这种电场不是静止的电荷产生的，而是处于动态平衡状态下的稳定电荷产生的。B）维持这种电场需要能量。（这种提供能量的装置称为电源）。三电阻率，欧姆定律欧姆定律（积分形式）电阻率和电导率电阻率电导率温度为电阻率温度为电阻率产生恒定电流的条件：自由运动的电荷、电势差一般地α为电阻的温度系数超导体有些金属在某温度下，其电阻会突变为零。这个温度称为转变温度。转变温度大于77K（氮气液化的临界温度

3、）的超导体称为高温超导体。超导体的应用前景：1、大电流，强磁场2、低损耗电能传输3、磁悬浮列车欧姆定律的微分形式场强与电势关系电压与电流关系欧姆定律的微分形式+–在回路中形成稳恒电流就不能单靠静电场提供非静电力的装置就是电源。静电力总是使正电荷从高电位到低电位。非静电力使正电荷从低电位到高电位。四电动势一、电源、电动势必须有非静电力把正电荷从负极板搬到正极板才能在导体两端维持有稳恒的电势差。描述非静电力作功能力大小的量电动势电动势描述电路中非静电力做功本领把单位正电荷从电源的负极移到正极非静电力所作的功。+–如果整个回路都存在非静电力

4、，则电动势电源电动势方向：电源内部由负极到正极方向非静电场强电源电动势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：类比法稳恒磁场一、基本磁现象SNSNISN同极相斥异极相吸电流的磁效应1820年奥斯特天然磁石11-2磁场磁感应强度电子束NS+磁现象：1、天然磁体周围有磁场；2、通电导线周围有磁场；3、电子束周围有磁场。表现为：使小磁针偏转表现为：相互吸引排斥偏转等4、通电线能使小磁针偏转；5、磁体的磁场能给通电线以力的作用；6、通电导线之间有力的作用；7、磁体的磁场能给通电线圈以力矩作用；8、通电线圈之间有力的作用；9、天然

5、磁体能使电子束偏转。安培指出：NS天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。分子电流电荷的运动是一切磁现象的根源。二、磁场磁感应强度运动电荷磁场对运动电荷有磁力作用磁场产生产生作用作用运动电荷运动电荷磁场磁场当电荷沿某一特殊方向运动时，所受磁力为最大Fmax;当沿与前一方向垂直的方向运动时，所受磁力为零。+qα运动电荷所受的磁力Fm大小和方向与q,v及α有关。定义：磁感强度的大小为：三者构成右手螺旋关系。磁感强度的方向为：===运动电荷不受磁力时的速度方向。方向:小磁针在该点的N极指向单位:T(特斯拉)(高斯)大小:磁力+磁感应强度B

6、—描述磁场强弱与方向的物理量11-3毕奥---沙伐尔定律研究发现：直线电流对磁极的作用正比于电流强度，反比于他们之间的距离，作用力的方向垂直于磁极到导线的垂线IP.电流元方向为电流的流向电流元在空间激发磁场dB毕-萨：对一段载流导线方向判断：的方向垂直于电流元与组成的平面，和及三矢量满足矢量叉乘关系。——右手定则毕奥-萨伐尔定律XY已知：真空中I、1、2、a建立坐标系OXY任取电流元大小方向aP统一积分变量二、毕奥---沙伐尔定律的应用1.载流直导线的磁场XYaP或：无限长载流直导线半无限长载流直导线直导线延长线上+apR2.圆型

7、电流轴线上的磁场已知:R、I，求轴线上P点的磁感应强度。建立坐标系OXY任取电流元分析对称性、写出分量式大小方向由于结论方向：右手螺旋法则大小：xpR均为常量，且载流圆环载流圆弧II圆心角圆心角练习求圆心O点的如图，OI三、运动电荷的磁场IS电流电荷定向运动电流元载流子总数其中电荷密度速率截面积运动电荷产生的磁场例4、均匀带电圆环qR已知：q、R、圆环绕轴线匀速旋转。求圆心处的解：带电体转动，形成运流电流。例5、均匀带电圆盘已知：q、R、圆盘绕轴线匀速旋转。解：如图取半径为r,宽为dr的环带。qRr求圆心处的元电流其中qRr一、磁感应

8、线(或磁力线线)方向：切线大小：11-4磁场中的高斯定理和安培环路定理I直线电流圆电流I通电螺线管1、每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，因此磁场是涡旋场。磁力线是无头无尾的闭合回线。2、任意两条磁力线在空间不相交。3、