最新大学物理稳恒磁场理论及习题教学讲义ppt课件.ppt

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1、大学物理稳恒磁场理论及习题电流的磁效应1820年奥斯特实验表明:电流对磁极有力的作用.1820年9月11日在法国科学院演示的奥斯特的实验,引起了安培的兴趣.一周之后安培发现了电流间也存在着相互作用力.此后安培又提出了著名的安培定律:磁体附近的载流导线会受到力的作用而发生运动.结论:磁现象与电荷的运动有着密切的关系.运动电荷既能产生磁效应,也受到磁力的作用.安培把磁性归结为电流之间的相互作用.1822年安培提出了分子电流假说:物质的磁性取决于内部分子电流对外界磁效应的总和.说明了磁极不能单独存在的原因.一切磁现象起源于电荷的运动.磁性物质的分子中

2、存在分子电流,每个分子电流相当于一基元磁体。NS思想:在研究带电体产生的电场时,将其看成许许多多电荷元.即:将电流看成许许多多的电流元:I.P?实验证明:在真空和SI制中,二.毕澳-萨伐尔定律写成矢量表示:真空中的磁导率:0=410-7亨利·米-1(H·m-1)毕奥—萨伐尔定律的应用长直载流导线的磁场圆电流轴线上的磁场恒定磁场的计算:1.选取电流元或某些典型电流分布为积分元.2.由毕-萨定律写出积分元的磁场dB.3.建立坐标系,将dB分解为分量式,对每个分量积分(统一变量、确定上下积分限).4.求出总磁感应强度大小、方向,对结果进行分析.

3、两种基本电流周围的磁感强度的分布：例题1:一载流长直导线,电流强度为I,导线两端到P点连线与导线的夹角分别为1和2.求距导线为a处P点的磁感应强度.解:无限长载流导线(1=0,2=):半无限长载流导线(1=/2,2=):P点在导线的延长线上:例题2:载流圆线圈半径为R,电流强度为I.求轴线上距圆心O为x处P点的磁感强度.解:讨论:圆心(x=0):N匝圆电流串联紧叠:例题3:求O点处的磁感应强度.IOR例题4:A和C为两个正交放置的圆形线圈,其圆心相重合,A线圈半径为20.0cm,共10匝,通有电流10.0A.而C线圈的半径为1

4、0.0cm,共20匝,通有电流5.0A.求两线圈公共中心O点的磁感应强度.解:BABCBACO运动电荷的磁场电流的磁场本质是运动电荷磁场从毕-萨定律导出运动电荷的磁场S:电流元横截面积n:单位体积带电粒子数q:每个粒子带电量v:沿电流方向匀速运动电流元产生的磁场:电流是单位时间通过S的电量:Br+v-vrB电流元体积中粒子数:每个运动电荷产生的磁感强度:三.磁场中的高斯定理磁通量通过磁场中某给定面的磁感线条数均匀场:非均匀场:单位:Wb(韦伯)dS真空中磁场的高斯定理穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零磁场是无源场磁场是蜗旋场磁感应线

5、闭合成环,无头无尾.不存在磁单极子.例题5:无限长直导线通以电流I,求通过如图所示的矩形面积的磁通量.面积元:解:建立如图所示的坐标系元通量:x处磁场:xabI在真空中,磁感强度沿任意闭合曲线L的线积分(环流),等于包围在闭合曲线内各电流的代数和的0倍.四.安培环路定理1.电流穿过环路LILdrBdl讨论:2.多根载流导线穿过环路3.电流在环路之外ILdrBdl说明:1.安培环路定理表达式中的电流强度是指闭合曲线所包围,并穿过的电流强度,不包括闭合曲线以外的电流.2.安培环路定理表达式中的磁感应强度B是闭合曲线内外所有电流产生的磁感应

6、强度.3.电流的符号规定:与L绕向成右旋关系Ii>0与L绕向成左旋关系Ii<04.磁感应强度对任一闭合曲线的环流不等于零,即磁场是非保守场,不能引进磁势.磁感应强度与电流互相套联,磁场是涡旋场.安培环路定理的应用1.对称性分析,选取适当安培环路,使B从积分号内提出.其方法是:能用此定理计算的磁场分布主要有:无限长载流导线,圆柱,圆筒;螺绕管,无限长螺线管(密绕);无限大载流平面,平板等.使安培环路L经过待求场点,L上各点B的量值均匀或为零,且方向与L相切或垂直.积分环路一般为同心圆周和矩形.2.求(服从右手螺旋为正,反之为负).3.由安培环路定

7、理求解磁感应强度,并说明方向.有时还可灵活应用叠加原理和“补偿法”.例题6:无限长载流圆柱形导体的磁场分布.解:例题7:长直螺线管内的磁感强度.Pcdab解:管内中央部分,轴向B均匀,管外B近似为零.作安培回路abcd如图.整个空间磁感应线的分布除了端点附近,管外磁感应线很稀疏,说明外部磁场很弱,L时,B0.例题8:螺线环内的磁感强度.R2-R1<

8、dBLdcba设:电流密度为结论:两侧为均匀磁场,与离板的距离无关.例题10:一均匀带电的半圆形弧线,半径为R,所带电量为Q,以匀角速度绕轴OO’