大学物理-电流与磁场课件

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1、第十章电流与磁场1.电流第一节稳恒电流与稳恒电场2.电流强度单位：库仑/秒=安培§10.1.1电流电流强度传导电流：带电粒子在导体中作定向运动。运流电流：带电粒子在空间作定向运动。位移电流：变化的电场产生。单位时间内通过导体横截面的电量。通过导体中任意截面S的电流强度为通过导体中任意截面dS的电流大小：单位时间内通过导体内垂直于电流方向的单位面积的电量方向：为该点电流方向单位：§10.1.2电流密度表示在单位时间内从S面内流出的电荷量负号表示电荷的“减少”恒定电流——电流场的大小和方向都不随时间变化，即电荷的分布不随时间变化。即电流的恒定条件：SI§10.1.3电流的

2、连续性方程电源是如何把正电荷由低电势的一端送回高电势的一端的如果静电力不行，那么电源又是靠什么力把正电荷由低电势的一端送回高电势的呢？电源能否依靠静电力把正电荷由低电势的一端送回高电势的一端？问题1问题2探究§10.1.4电源及其电动势1、电源导线中的正电荷在静电力的驱动下由高电势流向低电势。非静电力：在电源内部存在的一种能把正电荷由负极推向正极的作用力，用FK表示。*提供非静电力的装置就是电源，如化学电池、硅（硒）太阳能电池，发电机等。*实际上电源是把其它形式能量转换为电能的装置。水池泵静电力欲使正电荷从高电位到低电位。非静电力欲使正电荷从低电位到高电位。2、电源的

3、电动势定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功非静电力的功：Ak电源的电动势：非静电场强度：EK——单位正电荷所受的非静电力电动势与非静电场强度的关系凡是有非静电力存在的空间均可认为存在一种与之对应的非静电场，沿其中任意路径上就会存在电动势。（1）电动势反映电源中非静电力作功的本领，表征电源本身特性，与外电路的状况无关。（2）电动势是标量，但有方向，方向为负极经电源内部到正极。说明数学知识复习：矢量的叉乘E静止的电荷产生静电场。运动的电荷产生什么场？运动的电荷既产生电场，又产生磁场！空间分布不随时间变化的电流称为稳恒电流。稳恒电流产生的磁场称

4、为稳恒磁场——不随时间变化的磁场。运动的电荷形成电流。第二节磁感应强度§10.2.1基本磁现象SN电流电流磁体磁体电流磁体运动电荷磁体IFFSNSN同极相斥异极相吸ISN磁体磁体SNSN同极相斥异极相吸电流磁体ISN电流电流IFFSN运动电荷磁体无磁性I分子电流物质的磁性起源探究安培分子电流假说了解分子环流：原子外围电子运动形成的电流非磁性材料：分子电流环无规则排布，对外整体不显磁性。有磁性：一切磁现象都起源于运动电荷作用作用产生产生运动电荷运动电荷磁场磁场磁场：在运动电荷（或电流）周围存在一种特殊物质，当其它运动电荷（或电流）进入其中将受到力的作用。

5、§10.2.2磁感应强度—描述磁场强弱与方向的物理量运动电荷所受的磁力Fm大小和方向与q,v及α有关。当电荷沿某一特殊方向运动时，所受磁力为最大：Fmax+q当沿与前一方向垂直的方向运动时，所受磁力为零。α定义2、磁感强度的大小为：1、磁感强度的方向：为电荷不受磁力时的运动速度方向。+qα单位特斯拉高斯α+qα-q--电流元产生磁场的规律第三节毕奥-萨伐尔定律§10.3.1毕奥—萨伐尔定律IP.a电流元磁感的大小:——真空的磁导率磁感的方向:由Idl转向r的右手螺旋方向。综合以上两点有：几点讨论：1.dB的大小1）与Idl成正比，与距离r的平方成反比；2）与r和Idl

6、的夹角的正弦成正比：在与电流元垂直的方向上，磁感最大；如P1点；在与电流元重合的方向上，磁感为零；如P2点；2.dB的方向垂直于电流元Idl和矢径r构成的平面p1αpp2计算各种电流分布产生的磁场的磁感强度基本步骤：1）任取电流元Idl,求出其在场点P产生的磁感dB的大小与方向：§10.3.2毕奥—萨伐尔的应用2)分析当电流元沿电流移动时，dB方向是否变化：若不变,直接积分;若变化,则要将dB适当的分解,对各分量分别积分,然后再合成起来pαXYaP1.直电流的磁场任取电流元各电流元的dB的方向都相同大小:方向:+已知：真空中,求：p点的磁感强度.dllXYaP+dl

7、l统一积分变量，用a和表示l和rP+a无限长载流直导线讨论半无限长载流直导线载流直导线延长线上所有每个电流元与其到场点的矢径都相平行.pR2.圆电流轴线上的磁场已知:R、I求轴线上P点的建立坐标系OXY任取电流元分析对称性、写出分量式B的大小：方向：各电流元的dB的方向都不相同。统一积分变量结论方向：与电流方向满足右手螺旋法则大小：pR1.圆心载流圆环载流圆弧II圆心角圆心角讨论3.载流螺线管轴线上的磁场已知螺线管半径为R，单位长度上有n匝P讨论(1)无限长载流螺线管(2)半无限长载流螺线管例题:一无限长载流导线弯成如图所示的形状，其中bec