大学物理 第七章 恒定磁场

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1、教学基本要求二、掌握磁感应强度的概念，理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度.五、了解磁介质的磁化规律.三、理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法.一、理解恒定电流产生的条件，理解电流密度和电动势的概念.四、理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动.了解磁矩的概念,能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非均匀磁场中所受的力和力矩.7–1恒定电流++++++7.1.1.1电流电流密度电流场无外场时，导体中的自由电子作无规则热运

2、动。在导体两端加上电压后，导体内将出现电场，导体内的自由电子除作热运动外，还要在电场力的作用下作宏观定向运动。大量电荷的定向运动形成电流。携带电荷的带电粒子（电子、质子、正负离子）亦称载流子。规定：电流的方向为正电荷从高电势向低电势移动的方向。不随时间变化的电流称为恒定电流。++++++电流（强度）I为通过截面S的电荷随时间的变化率。单位:1A=103mA=106mA电流在大块导体中流动时，导体内各处的电流分布是不均匀的。u⊥dtu为电子的漂移速度该点正电荷运动方向；方向规定：大小规定：等于单位时间内通过该点附近垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷。为

3、了细致地描述导体内各点电流分布的情况，需引入一个新的物理量——电流密度矢量。电流密度矢量的空间分布形成电流场。多种载流子参与时，例1.（1）若每个铜原子贡献一个自由电子，问铜导线中自由电子数密度为多少？（2）家用线路电流最大值15A，铜导线半径0.81mm此时电子漂移速率多少？（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少？解(1)(2)(3)7.1.1.2电流的连续性方程、恒定电流条件根据电荷守恒定律，有：单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷=此时间内闭合曲面里电荷的减少量.通过闭合曲面向外流出的电流等于此时闭合曲面内电荷的减少。这就是电流的连续性方程。

4、电流连续性方程的实质是电荷守恒定律。形成恒定电流时，导体中的电荷分布（及电场）不随时间变化，此时对于闭合曲面S有：恒定电流条件SI恒定电场特点电流恒定时，不随时间变化的电荷分布在导体内形成恒定电场.1）恒定电场的性质与静电场相似，静电场中的电场强度、电势等概念以及高斯定理、环路定理也适用于恒定电场；2）恒定电场的存在伴随能量的转换.7.1.2欧姆定律即：此式称为欧姆定律的微分形式。电导率，SI单位S·m-1电阻率，SI单位W·m根据金属导体的微观导电机制，理论上可以证明：温度恒定时，对于金属中的任意一点，有t为平均自由时间（即驰豫时间）E恒定电流流过一

5、段均匀导线时，即：此式称为部分电路的欧姆定律。电阻横截面均匀的导体电阻定律a称为电阻温度系数电阻率（电导率）与材料的种类及环境温度有关。一般金属在温度不太低时，有例2.有一根电阻率为r，截面直径为d、长度为L的导线，若将电压U加在该导线的两端，则单位时间内流过导线横截面的自由电子数为____________；若导线中自由电子数密度为n，则电子平均漂移速率为_________．7.1.3.1电源、电动势非静电力：能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动.电源：提供非静电力的装置.非静电电场强度:为单位正电荷所受的非静电力。电动势的定义：单位正电荷绕闭

6、合回路运动一周，非静电力所做的功。+++---+电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.电源电动势电动势的单位为V。方向规定为经电源内部从负极到正极。电动势反映了电源中非静电力作功的本领，大小取决于电源自身的性质，与外电路无关。电源的电动势和内阻**正极电源+_负极从点A出发,顺时针绕行一周各部分电势降落总和为零，即全电路的欧姆定律I**电源EAB*C*D*7.1.3.2全电路的欧姆定律7.1.3.3一段含源电路的欧姆定律I*电源b*a约定:1）实际电源由理想电源(ri=0)与内阻Ri串联而成；2）导线的r=0，电流通

7、过时无电势降落；3）顺着电流方向，电阻上的电势降低IR；4）电流沿电源的负极流到正极时，电势升高e。一段含源电路的欧姆定律例3．如图：电源A的电动势EA=24V、内阻rA=2W，电源B的电动势EB=12V、内阻rB=1W．电阻R=3W，则a、b之间的电势差Uab=______________．I7–2磁场磁感强度7.2.1磁现象磁场磁现象的发现比电现象早很多。磁石（含Fe3O4）、“司南勺”、指南针磁现象的特点1）磁铁的两端（也称磁极）磁性特别集中；2）磁铁具有指向性；磁石吸铁的性质叫做磁性。具有磁性的物体称作磁铁或磁体；具有磁性的材料，如铁、镍、钴及

8、其化合物，称为磁性材料。3）同性磁极互相排斥、异性磁极互相吸引；4）自然界不存在单个的磁极。北