稳恒电流的磁场[001]

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1、稳恒电流的磁场教学目的要求1.理解电流和电流密度，了解电流连续性方程和恒定条件；2.理解磁场与磁感应强度的概念，掌握毕奥-萨伐尔定律及其应用；3.理解磁通量的概念，理解恒定磁场的高斯定理，掌握安培环路定理及其应用；4.理解磁场对运动电荷的作用，理解洛伦兹力的概念，了解带电粒子在磁场中的运动特点，了解霍尔效应；5.理解磁场对载流导线和载流线圈的作用，理解安培定律、安培力和磁力矩.6.了解物质的磁性，理解顺磁质与抗磁质的特点，理解磁化强度与磁化电流；7.掌握磁场强度，理解有磁介质时的高斯定理，8.掌握有磁介质时的安培环路定理及其应用；9.了解铁磁质的磁化特点与磁滞回线.本章内容

2、提要⒈恒定电流（1）电流它是单位时间内通过某曲面的电荷量.（2）电流密度它的大小等于该点处垂直于电流方向的单位面积的电流，它的方向跟通过该点的电流方向相同。（3）电流和电流密度之间的关系⒉恒定磁场的几个基本概念（1）恒定磁场恒定电流所激发的磁场.磁场和电场一样也是一种特殊物质，具有物质的基本属性.（2）磁感应强度是描述磁场性质的物理量.磁场中某点的磁感应强度的大小等于电量为q、速度为υ的运动试验电荷通过该点时所受到的最大作用力Fm与乘积qυ之比，即（3）磁感应线为形象地描述磁场，可在磁场中画出磁感应线.磁感应线的画法规定为：磁感应线上任一点的切线方向与该点的磁感应强度的方向

3、相同；通过磁场中某点垂直于磁感应强度方向单位面积上的磁感应线的条数等于该点磁感应强度的大小.（4）磁通量在磁场中通过某一曲面的磁感应线的条数称为通过该面的磁通量.在磁场中任取一个面元，设该面元处的磁感应强度为，则通过面元的磁通量定义为20式中为与的夹角.通过有限曲面的的磁通量为（5）磁介质处在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质.有四种磁介质：抗磁质（﹤1），顺磁质（﹥1），铁磁质（）,完全抗磁体（=0）.前两种是弱磁性材料，铁磁质是强磁性材料.顺磁质的分子磁矩不为零，在外磁场中分子磁矩沿外磁场取向排列，磁介质中的磁场被加强；抗磁质的分子磁矩为零，在外磁场中分子出现附加

4、分子磁矩，磁介质中的磁场被削弱.铁磁质的相对磁导率非常大，并且不是常数；磁化时存在磁滞现象，形成磁滞回线，具有剩磁效应；铁磁质都有一个特定的温度——居里点.铁磁质的特性可以由磁畴理论来解释.完全抗磁体在低于临界温度时电阻为零，具有完全抗磁性，即具有迈斯纳效应.（6）磁化强度实物物质在磁场的作用下内部运动状态的变化称为磁化.磁介质被磁化的程度用磁化强度来描述，定义为磁介质中某点附近单位体积内分子磁矩的矢量和，即（7）磁化电流磁介质磁化后宏观上等效为在磁介质的表面生成了一层磁化电流，磁化电流在空间产生附加磁场.磁化强度沿着任一闭合回路的环路积分等于该闭合回路中穿过的磁化电流的代

5、数和，即（8）磁场强度为了能够方便地计算磁场分布而引入磁场的辅助物理量，⒊恒定磁场的两个基本规律①毕奥-萨伐尔定律电流元所激发的磁场为②磁场叠加原理⒋恒定磁场的两个重要定理①恒定磁场的高斯定理说明磁场是“无源”场，即磁感线是无头无尾的闭合线，通过任一闭合曲面的总磁通量为零.②②恒定磁场的安培环路定理20说明磁场是个涡旋场，即磁场是非保守力场.利用安培环路定理可以计算出具有对称分布电流的磁场.例如：真空中无限长直载流导线的磁场，真空中载流圆环圆心上的磁场，无限长直载流螺线管内（管内真空）的磁场.有磁介质时的安培环路定理磁场强度沿着任一闭合回路的环路积分等于该闭合回路中穿过的传

6、导电流的代数和.即⒌磁场对运动电荷或载流导体的作用①磁场对运动电荷的作用②磁场对载流导线的作用电流的单位——安培的定义：在真空中通以流向相同、大小等量电流的两根截面积可略去的平行长直导线，若二者之间相距1m时，两导线间每单位长度的相互吸引力为，则每根导线中的电流为1安培.③磁场对载流线圈的作用6.几个关系式对于各向同性的磁介质：思考题答题要点1电源的电动势和端电压有什么区别？两者在什么情况下才相等？答：电动势等于端电压加上电流乘以内阻之和，两者在电流为零时才相等.2一电子以速度射入磁感应强度为B的均匀磁场中，电子沿什么方向射入受到的磁场力最大？沿什么方向射入不受磁场力的作用

7、？答：垂直于磁场方向入射时所受磁场力最大，沿着磁场方向入射时不受磁场力.3在下面几种情况下，能否用安培环路定理来求磁感应强度？为什么？⑴有限长载流直导线产生的磁场；20⑵圆电流产生的磁场；⑶两无限长同轴载流圆柱面之间的磁场.答：（1）和（2）不能，（3）能.因为安培环路定理的使用必须具备一定的先决条件：在所取的回路上，各处的磁感应强度必须等值对称，能够作为常量从积分号中提出，即具有较高的特殊对称性.4为什么两根通有大小相等方向相反电流的导线扭在一起能减小杂散磁场？答：因为两根导线的电流大小相等方向相反，扭在一起可以