第 5 章 电流和磁力1

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1、第5章电流和磁力一、电流和电流密度二、电流的一种经典微观图像三、磁力与电荷的运动四、磁场和磁感应强度五、带电粒子在磁场中的运动六、霍尔效应七、载流导线在磁场中受的力和力矩1一、电流和电流密度1.电流的形成电流带电粒子的定向运动。而形成电流的带电粒子称载流子。如电子、质子、离子、空穴等。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。描述电流的物理量：电流强度I、电流密度J2一、电流和电流密度2.电流强度大小：单位时间通过导体某一横截面的电量。方向：正电荷运动的方向单位：安培（A），是

2、基本单位。电量单位：库伦（C）1C=1As3一、电流和电流密度3.电流密度矢量电流强度反映电流通过某截面的情况，它反映电流强弱，反映电流总体特征。但不能反映电流通过某点情况，不能反映电流的分布。····abcd如对横截面不等的导体，I不能反映不同截面处及同一截面不同位置处电流流动的情况。电流密度矢量的引人4电流密度定义式大小：通过与该点场强方向垂直的单位截面积的电流强度。方向：该点场强的方向。单位：A/m25电荷之间的相互作用有以下四种情况：施力体力的性质实现方式受力体静止电荷静止电荷运动电荷静止电荷静止电荷

3、运动电荷运动电荷运动电荷电场力电场力电场力磁力电场力通过电场、磁场实现通过电场实现与带电体的运动速度有关三、磁力与电荷的运动6结论：电荷与电荷之间的作用力是电场力还是磁力取决于电荷的运动。换句话说，电荷周围产生电场还是磁场，取决于参考系的选择。电场和磁场不是两个独立的实体，它们构成一个统一实体——电磁场，用六个分量描述。三、磁力与电荷的运动一切电磁现象都起因于电荷及电荷运动。7磁力存在于下列几种情况：磁铁磁铁磁铁电流（或运动电荷）电流（或运动电荷）电流（或运动电荷）三、磁力与电荷的运动8第六章稳恒磁场中国在磁

4、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：磁石召铁东汉王充《论衡》描述：司南勺最早的指南器具十一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十二世纪已有关于指南针用于航海的记载司南勺9第六章稳恒磁场早期的磁现象包括:(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。一只能够在水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南北指向。指向地球北极的一端磁极称为北极或N极，指南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。(3)把磁铁作任意分割

5、，每一小块都有南北两极，任一磁铁总是两极同时存在。(4)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。10第六章稳恒磁场奥斯特奥斯特（1777—1851）丹麦物理学家。青年时代的奥斯特是康德的崇拜者，基于其哲学的倾向，他一直坚信电磁之间一定有某种关系，电一定可以转化为磁。1820年在做实验，发现电流接通时附近的小磁针动了一下，奥斯特惊喜万分，又反复实验，终于发现了电流的磁效应。就在这一年，将他的这一发现，以名为“关于磁针上电流碰撞的实验”的论文发表。11SNSN磁铁间的相互作用——基

6、本磁现象12SN磁铁间的相互作用——基本磁现象SN1314ISN电流对磁铁的作用15I电流对磁铁的作用SN161718S+磁场对运动电荷的作用N电子束19电流与电流之间的相互作用FFII20电流与电流之间的相互作用IIFF2122++vvFFee电力电力FFmm磁力磁力运动电荷与运动电荷的相互作用231822年安培提出磁现象的本质假说：磁现象起源于电流（电荷运动）。对于磁性物质，分子中存在分子电流，它们按某种规则排列，对外产生磁效应。永磁体三、磁力与电荷的运动磁力(磁性）产生的根源是什么？分子电流24所有磁现

7、象可归纳为：运动电荷AA的磁场B的磁场产生作于用产生作于用运动电荷B结论：磁力（磁现象）都是运动电荷之间相互作用的表现。25四、磁场和磁感应强度1.磁场运动电荷周围既有电场又有磁场磁场是物质存在的一种形态，具有质量、能量、动量，对外表现在：对处于其中的运动电荷(或电流)有作用力；在磁场中移动载流导线，磁场对载流导线做功。磁场用什么量描述？262.磁感应强度四、磁场和磁感应强度描述磁场性质的重要物理量磁感应强度的定义：运动电荷在磁场中要受到磁力作用，实验证明：①磁力大小和电荷运动方向有关；②当电荷沿某一特定方向

8、运动时磁力为零，定义磁力为零的方向为磁场的方向。27③当电荷运动方向和磁场方向垂直时，所受磁力最大。该点磁场的强弱,为此定义:且：F∝mqv而比值Fmqv和qv无关,它反映了磁感应强度B的大小:FB=mqv28四、磁场和磁感应强度q沿任意方向运动时，发现关于磁感应强度的讨论：磁感应强度是反映磁场性质的物理量，与引入到磁场的运动电荷无关。29四、磁场和磁感应强度记作其中、、三矢量符合右手螺旋定则磁感应