电磁学4-2.ppt

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1、一、磁场及其描写磁相互作用也不是超距作用，而是通过磁场来实现的。电流或磁铁在周围空间产生磁场，磁场对处在场内的电流或磁铁有力的作用。实质上磁铁或电流所产生的磁场都是由运动电荷产生的。因此磁场对磁铁或电流的作用归根结底都是磁场对运动电荷的作用。运动电荷磁场运动电荷激发激发作用作用磁相互作用可归结为：电流与磁铁之间，电流与电流之间以及磁场与磁场之间都存在相互作用力，这种相互作用力叫磁相互作用。运动电荷与静止电荷不同，静止电荷只产生电场，而运动电荷除产生电场外，还产生磁场。静止电荷只受电场力的作用，而运动电荷除受电场力作用外，还受磁场力的作用。12稳恒电流的磁场亦称为

2、静磁场或稳恒磁场。在静磁场中，任意一点的磁感强度仅是空间坐标的函数，而与时间无关。在静电场中计算任意带电体在某点的电场强度时，我们曾把带电体看作由无数多个电荷元组成。在稳恒磁场中为了求得任意电流所产生的磁场的磁感强度，我们可以把电流看成由无数个电流元连接而成。由得C电流为I的载流回路C所产生的磁场对电流元的作用力为式中是从回路C上的电流元指向电流元的矢径,是沿方向的单位矢量。对确定的载流回路，式中的积分值与的大小和方向都无关，但与所在位置有关。3如果用表示这一积分所确定的值，即反映了所在处的磁场强弱，这磁场是由载流回路C所产生的。我们把称为磁场的磁感应强度。引入

3、磁感应强度之后，磁场对电流元的作用力可表示为安培公式C的方向垂直电流元和磁感应强度所组成的平面，并满足右手螺旋定则。4磁感强度在磁场中的地位与电场强度在电场中的地位相当，因此把称为磁场强度是适宜的，然而由于历史的原因，却把称为磁感强度，而把磁场强度的名称给了另一个物理量，这一物理量将在后面讨论。在SI单位制中的单位是特斯拉在高斯单位制中用高斯,说明5二、比奥－萨伐尔定律载流回路产生的磁场可以看成是回路上各电流元产生的磁场的叠加，在公式中的被积函数可以看作是电流元所产生的磁场的磁感应强度。C若是闭合回路上任一电流元，则在离电流元为处该电流元产生的磁感应强度为比奥－

4、萨伐尔定律1毕奥－萨伐尔定律6毕奥—萨伐尔（Biot-Savart）定律是一条关于电流激发磁场的基本定律，它是经过法国的物理学家毕奥和萨伐尔等人在这方面所进行的大量实验和分析，后由拉普拉斯从数学上证明而得到的。P*是电流元指向考察点方向的单位矢量。的方向垂直与所组成的平面并沿的方向。7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：81234567812345678×××对任意形状载流导线，在空间P点产生的磁感应强度等于导线上所有电流元在该点所产生的磁感应强度的矢量和，即磁场叠加原理一般情况下，各电流元在所研究的场点产生的方向不同，这时

5、建立合适的坐标系，先求出沿各坐标轴的分量。只有当各电流元在所研究的场点产生的方向都相同时，才能用直接计算的大小。910PCD*例1直线电流的磁场2毕奥－萨伐尔定律的应用解方向均沿x轴的负方向式中均为变量。11由图中几何关系有PCD*12的方向沿x轴的负方向和分别为载流直导线起点处和终点处电流元方向与矢径之间的夹角。PCD*13半无限长载流直导线P点位于导线延长线上无限长载流直导线PCD*14无限长载流长直导线的磁场IBIBX电流与磁感强度成右螺旋关系在实际过程中,我们不可能遇到真正的无限长直电流,但是如果在闭合回路中有一段有限长的直电流,只要所考察的场点离直电流

6、的距离远比直电流的长度及离两端的距离小,上式还是成立的.15例2求载流圆弧在圆心的磁场ROI设真空有一段半径为R的载流圆弧，其上通有电流I，求圆心O处的磁感强度。解任取一电流元，它在圆心O处的磁感强度的大小为的方向垂直载流圆弧所在平面向外。16ROI由于所有电流元在O点的方向都相同，所以O点的磁感应强度大小等于各电流元在O点的的大小之和。即结论17例3载流圆线圈轴线上的磁场P*解圆上任一电流元在场点P的磁感强度大小为由对称性分析18P*19p*I（1）若线圈有匝（2）（3）为了描述圆电流的磁性质,引入磁矩的概念讨论20载流线圈磁矩的方向与线圈平面的法线方向（由线

7、圈中电流流向按右手螺旋法则确定）相同.ISIS线圈磁矩对于任意形状的载流闭合平面回路,其磁矩均可用上式表示.引入磁矩后,在圆电流轴线上远处一点的磁感强度或211.求圆弧中心O出处磁感强度B课堂练习22例4载流直螺线管内部的磁场如图所示，有一长为l,半径为R的载流密绕直螺线管，每单位长度有线圈n匝，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.PR××××××××××××××*直螺线管是指均匀的密绕在直圆柱面上的螺旋线圈。23每匝可作平面线圈处理，长为dx的螺线管有ndx匝线圈，可看作电流为Indx的一个圆形电流，在P点产生的磁感强度由圆形电流磁

8、场公式得解R××××××