POWERPOINT 演示文稿 - 恒定磁场

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1、第9章恒定磁场磁约束核聚变研究装置§9.1磁场力和磁感应强度一.磁力与磁场磁体磁体电流电流安培提出:一切磁现象起源于电荷运动运动电荷运动电荷磁场磁场的性质(1)对运动电荷(或电流)有力的作用;(2)磁场有能量二.磁感应强度在闭合回路中取电流元电流元在磁场中的受力特点:(1)电流元在磁场中的方向不同,受力也不同;存在一个方向使定义(2)当电流元的取向与磁感应强度的方向垂直时,受到的磁场力最大;磁感应强度的大小定义该方向为磁感应强度的方向满足（3）磁场力的方向与电流元和磁感应强度——安培力公式右手螺旋关系磁感应强度有各种定义方法，除上述方法外，我们还可以用运动电荷在磁场中的受力来定义。§9.2

2、毕奥－萨伐尔定律一.毕奥－萨伐尔定律静电场:取磁场：取毕－萨定律：单位矢量真空中的磁导率大小：方向：右螺旋法则???P例如：P二.毕－萨定律的应用1.载流直导线的磁场Ia解求距离载流直导线为a处一点P的磁感应强度P根据几何关系IaPl(1)无限长直导线方向：右螺旋法则(2)任意形状直导线PaI12讨论IPIb(3)无限长载流平板P解xyO(1)(2)(3)分析：(1)无限长载流直导线(2)无限大板磁屏蔽iiPx2.载流圆线圈的磁场RxO求轴线上一点P的磁感应强度根据对称性方向满足右手定则PxI(1)载流圆线圈的圆心处(2)一段圆弧在圆心处产生的磁场I如果由N匝圆线圈组成右图中，求O点的磁感

3、应强度I123解RO例如讨论IIRO123(3)S定义磁矩xORq求绕轴旋转的带电圆盘轴线上的磁场和圆盘的磁矩解Pr例圆盘圆心处方向沿x轴正向3.载流螺线管轴线上的磁场IPR已知螺线管半径为R单位长度上有n匝lPRl(1)无限长载流螺线管讨论(2)半无限长载流螺线管三.运动电荷的磁场P+qS电流元内总电荷数电荷密度一个电荷产生的磁场Oab如图的导线，已知电荷线密度为，当绕O点以转动时解1234线段1：O点的磁感应强度例求线段2：同理Oab1234线段3：线段4：同理§9.3磁场的高斯定理静电场：磁场：静电场是有源场一.磁力线1.规定(1)方向：磁力线切线方向为磁感应强度的单位面积上

4、穿过的磁力线条数为磁感的方向(2)大小：垂直应强度的大小2.磁力线的特征(1)无头无尾的闭合曲线(2)与电流相互套连，服从右手螺旋定则(3)磁力线不相交二.磁通量通过面元的磁力线条数——通过该面元的磁通量对于有限曲面磁力线穿入对于闭合曲面规定磁力线穿出三.磁场的高斯定理磁场线都是闭合曲线(磁高斯定理)电流产生的磁感应线既没有起始点，也没有终止点，即磁场线既没有源头，也没有尾闾——磁场是无源场（涡旋场）例证明在磁力线为平行直线的空间中，同一根磁力线上各点的磁感应强度值相等。解§9.4磁场的安培环路定理一.磁场的安培环路定理静电场:静电场是保守场磁场:•以无限长载流直导线为例磁场的环流与环路中

5、所包围的电流有关•若环路中不包围电流的情况？•若环路方向反向，情况如何？对一对线元来说环路不包围电流，则磁场环流为零•推广到一般情况——在环路L中——在环路L外则磁场环流为——安培环路定律恒定电流的磁场中，磁感应强度沿一闭合路径L的线积分等于路径L包围的电流强度的代数和的倍环路上各点的磁场为所有电流的贡献(1)积分回路方向与电流方向呈右螺旋关系满足右螺旋关系时反之(2)磁场是有旋场——电流是磁场涡旋的轴心(3)安培环路定理只适用于闭合的载流导线，对于任意设想的一段载流导线不成立图中载流直导线,设例如讨论则L的环流为:二.安培环路定理的应用例求无限长圆柱面电流的磁场分布。PL解系统有轴对称性

6、，圆周上各点的B相同P时过圆柱面外P点做一圆周时在圆柱面内做一圆周无限长圆柱体载流直导线的磁场分布区域：区域：推广例求螺绕环电流的磁场分布及螺绕环内的磁通量解•在螺绕环内部做一个环路，可得若螺绕环的截面很小，•若在外部再做一个环路，可得螺绕环内的磁通量为例求无限大平面电流的磁场解面对称推广：有厚度的无限大平面电流•在外部•在内部x