静磁场18 (1)

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1、静电场的能量：电场的能量密度对任意电场成立电容器的电容上节课的有关内容电容器能量：C也标志电容器储能的本领电容器的充电过程：是电源力不断将dq从极板B极板A的过程。设电容器的电容为C将dq由BA电源力克服电场力作功：在极板带电总量为Q的全过程中，QQ电源力所作的总功为：带电+q、qVAB=VAVB某t时刻两极板电容器能量=电源力所作的功即：=A412.电容器的储能例9.平行板电容器极板面积为S,间距为d,接在电源上以保持电压为U,将极板的距离拉开一倍，计算：（1）静电能的改变We=？；（2）电场对

2、电源作功A=？；（3）外力对极板作功A外=？解：（1）极板拉开前极板拉开后静电能减少了44静电能的改变（2）电场对电源作功A=？；电场对电源作功=电源力克服电场力作功>0但A电场–W（3）外力对极板作功A外=？45（1）电源电场电源电场3.带点体系的静电能ab静电能：两个点电荷的相互作用能：或十、静电场的能量点电荷系统的相互作用能：式中Vi表示除第i个点电荷以外的所有其他点电荷的电场在qi所在处的总电势。连续分布带电体的电能：电磁学第二篇内容提要：描述磁场的基本物理量——磁感应强度电流磁场的基本方程——毕奥

3、－萨伐尔定律磁场性质的基本方程——高斯定理与安培环路定理磁场对运动电荷与电流的作用——洛伦兹力、安培力磁介质第七章稳恒磁场海底的细菌是如何辨别方向的呢？一、磁场在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时总是指向南北方向的，分别称为磁铁的两极（N、S），且同极相斥，异极相吸。1.磁现象在磁体和运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质，即磁场。磁场对磁体、运动电荷或载流导线有磁场力的作用；运动电荷、载流导线在磁场中运动时，磁场力要作功——磁场具有能量。特性2.磁与电的联系运动电荷磁铁电流电流运动电荷磁铁磁场—

4、—描述磁场强弱及方向的物理量定义方法：用运动试验电荷qo来检验。设电荷qo以速度v进入磁场B中的P点(1)对v的某一特定方向上，qo受力F=0，定义该方向为该点处B的方向+qB.P+++++++(2)改变v的方向通过P点，总是有Fv，F是侧向力并且有FB，定义：即:F=qovBSin(3)使qo沿vB的方向运动时，F=FMax3.磁场的描述定量：磁感应强度定性：磁力线（磁通量）F、v、B三者之间的关系如下：1）F(v、B)决定的平面2）vB时，F=FMax3）v

5、

6、B或vB及v=0时，F=0大

7、小方向B显然比复杂单位：SI制T(特斯拉)高斯制G1T=104G3即:F=qovBSin磁力线：用来定性描述磁场分布的曲线。磁力线上任一点切线的方向——B的方向。B的大小可用磁力线的疏密程度表示。磁力线是无头无尾、不相交的闭合曲线。二、毕奥—萨伐尔定律1.毕—萨定律.P实验表明：任一电流激发的磁场=各小段电流产生的磁场的迭加电流元在P点产生的磁场真空中的磁导率毕—萨定律大小为：方向为：右手螺旋方向——电流激发磁场的规律讨论：(1)产生的磁场，在以其为轴心，ro=rsin为半径的圆周上dB的大小相等，方向沿切

8、线。.P.在垂直的平面上，磁力线是一系列的同心圆(2)当=0、时，dB=0，即沿电流方向上的磁场为0。dB=dBMaX时即r一定，在垂直的方向上各点的dB最大。(3)所有电流元，对P点磁感应强度B的贡献为：解：由毕——萨定理各电流元产生的.Poyl例1.载流长直导线，其电流强度为I，试计算导线旁任意一点P的磁感应强度方向垂直纸面向里取任意电流元其在P点产生的磁场为：若导线无限长则：1=0，2=结论：(2)磁力线是沿着垂直导线平面内的同心圆，其方向与电流方向成右手螺旋关系。(1)载流长直导线周围B与ro

9、成反比。类比I方向为例2求载流圆线圈轴线上的磁场B，已知半径为R，通电电流为I。解：先讨论B的方向I.Pxxo与是对X轴对称的rR02R方向沿x轴正向讨论：2）当x=0时，圆心处：IoR.PxB1)无论x>0或x<0,B与X轴同向4)x>>R时：3）轴线以外的磁场较复杂，可定性给出磁感应线，电流与B线仍服从右手螺旋关系。SN磁偶极矩磁偶极子NSn与I的方向成右手关系若有N匝线圈，总磁矩为：即:比较：延长线上B例3.一长螺线管轴线上的磁场已知：导线通有电流I，单位长度上匝数为n。dlrl解：在管上取一小段dl，

10、电流为dI=nIdl，该电流在P点的磁场为：P.则：12..........................P点不同，B不同。(1)L>>R管内有很大一部分场是均匀的。(2)(3)对半无限长螺线管在整个管内空间成立管内为均匀场讨论:管外空间B0例4、下列图中，P点处，B=?(1)、电流方向的场此处(2)、(3)、向外；向里。PI.PRI电源很远PrI作业6章-T267章—T1-T