《稳恒磁场》PPT课件(I)

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1、第八章恒定电流的磁场第十一章恒定电流的磁场主要内容：磁感应强度的定义、毕奥-萨伐尔定律、磁场的高斯定理和安培环路定律以及磁场对电流的作用、磁介质的性质等。本章研究稳恒电流所产生的稳恒磁场，即不随时间变化的磁场的性质和规律。§11-1恒定电流一、电流电流密度电流:电荷的定向运动载流子：电荷的携带者，如自由电子（金属导体）空穴（半导体)、正负离子（电解液）电流形成条件(导体内)：导体内有可以自由运动的电荷；导体内要维持一个电场电流强度：单位时间通过导体某一横截面的电量习惯上的方向：正电荷运动的方向单位：A(安培)。恒定电流：电流的大小和方向不随时间而变化。几种典型的电流分布粗细均匀的金

2、属导体粗细不均匀的金属导线半球形接地电极附近的电流导体中不同部分电流分布不同，电流强度I不能细致反映导体中各点电流分布。电流密度精确描述导体中电流分布情况，是空间位置的矢量函数。电流密度矢量大小定义：方向与该点正电荷运动方向一致；大小等于垂直于电流方向的单位面积的电流。电流强度与电流密度的关系:单位：Ａ／ｍ２二、电源的电动势电源电源：“非静电力”作功，把电荷从低电势端移到高电势端,把其他形式的能量转变成电能。电动势：电源把单位正电荷经内电路从负极移到正极，非静电力所作的功。定义式：作用：通过内部电荷的移动，保持外电路电场Es存在。单位：J／C，即V电动势反映不同电源作功能力，与外电

3、路无关电动势为标量，习惯上规定其方向为电源内部负极指向正极。说明：Fk表示电荷q在电源中受到的非静电力，则定义：外电路中非静电场强度为0非静电场强度非静电场把单位正电荷从负极B经电源内部移到正极A作功为电源外部回路Ek=0，非静电场场强沿整个闭合回路的环流等于电源电动势一、基本磁现象中国在磁学方面的贡献：最早发现磁现象：磁石吸引铁屑春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁。司南勺§11-2磁感应强度东汉王充《论衡》描述：司南勺—最早的指南器具。11世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧洲的哥伦布早四百年。12世纪已有关于指南针用于航海的记载。方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南

4、也。《梦溪笔谈》早期的磁现象包括:(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。任一磁铁总是两极同时存在，在自然界不存在独立的N极、S极。磁单极子虽理论预言存在，至今尚未观察到。(3)同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。(4)地球本身为一个大磁体，地球磁体N、S极与地理南北极不是同一点。存在磁偏角。磁偏角二、实验现象INSNS（1）奥斯特实验（1819）电流对磁针施加作用力（2）安培实验磁铁电流电流电流问题1，磁铁和电流产生的磁场在本质上是否一致？问题2：磁场的性质？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，也能受磁力的作用。三、安

5、培分子电流假设条形磁铁螺线管类比1821年安培提出关于物质磁性本质假说：一切磁现象的根源是电流。磁性物质的分子中存在回路电流，称为分子电流。分子电流相当于基元磁铁，物质对外显示出磁性，取决于物质中分子电流对外界的磁效应的总和。四、磁感应强度磁场中引入运动的试探电荷实验结论：（1）磁力大小与试探电荷运动方向有关，磁力方向总是和试探电荷运动方向垂直。运动电荷磁场（2）运动试探电荷沿磁场中某一特定方向运动时，磁力为零B+q磁感应强度B的方向（3）如果电荷沿与磁场方向垂直的方向运动，受到的磁力最大FmvvB+q定义磁感应强度B大小：方向：讨论：（1）磁感应强度与试探电荷无关。（2）磁感应强

6、度的单位：国际制：特斯拉（T）高斯制：高斯（Gs）人体磁场极弱，如心电激发磁场约3×10-10T。测人体内磁场分布可诊断疾病，图示磁共振图像。地球磁场约5×10-5T。大型电磁铁磁场可大于2T。超导磁体能激发高达25T磁场；原子核附近可达104T；脉冲星表面高达108T。一些磁场的大小：磁感应线：形象化手段来描述稳恒磁场特征规定：⑴磁感应线上任意一点的切向代表该点的方向；B（3）磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱。⑵垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点的大小。B磁感应线磁感应线的特点：磁感应线是和闭合电流相互套链的无头无尾的闭合线。环绕方向与电流方向成右手螺旋关系。

7、I直电流I圆电流螺线管电流五、磁感应通量，磁场高斯定理定义：dSdSen如果S为闭合曲面S稳恒磁场是无源场稳恒磁场中的高斯定理带电体静电场电荷元载流导线稳恒磁场电流元§11-3毕奥-萨伐尔定律I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。一、毕奥-萨伐尔定律毕奥-萨伐尔定律：电流元在空间任一点P产生的磁感应强度的大小与电流元成正比，与距离r的平方成反比，与电流元到场点P的位矢之间的夹角的正弦成正比。其方向与一致。真空中的磁导率