第八章 恒定电流的磁场1

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1、课件公邮：putongwulixue@gmail.com密码：putongwulixue2010第八章恒定电流的磁场本章教学目的及要求1、理解恒定电流、电流密度和电动势的概念；2、掌握磁感应强度的概念和毕奥·萨伐尔定律及其应用；3、掌握稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理及应用；4、了解带电粒子在电场和磁场中的运动。2粗细不均匀的金属导线。电流I标量，方向:正电荷运动的方向电流密度矢量方向：正电荷运动的方向。大小：等于从垂直于电荷运动方向的单位截面上流过的电荷量。§8-1恒定电流一、电流电流密度电流就是电流密

2、度穿过某截面的通量。电流与电流密度的关系3电阻法勘探矿藏时的电流粗细均匀的金属导体粗细不均匀的金属导线半球形接地电极附近的电流几种典型的电流分布同轴电缆中的漏电流4二、电源的电动势BA++++----+q-q非静电力Fk电源——提供非静电力的装置，或称电泵。Fk导体内形成持续电流的条件：载流子、电势差电源把其他形式的能量转化为电势能。如化学电池、发电机、热电偶、硅（硒）太阳能电池、核反应堆等。5非静电力的作用：电源外部：提供恒定电场，静电力使正电荷从电势高的地方向电势低的地方运动。电源内部：两种力同时存在

3、！方向相反。非静电力使正电荷从电势低的地方（电源负极）再回到电势高的地方（电源正极），形成恒定电流。++++++------+静电力+静电力非静电力闭合电路电流的形成6非静电场的场强：电动势：定义：电动势等于将单位正电荷从电源负极沿内电路移到正极过程中非静电场力做的功。+(内电路)标量，方向“非静电场的电场强度”沿整个闭合电路的环流不为零，等于电源的电动势！这是“非静电场”与静电场的区别。7§8-2磁感应强度一、基本磁现象可吸引铁，钴，镍等物质；有N，S两极；同名磁极相斥，异名相吸；磁单极子不存在。8奥

4、斯特：载流导线附近的磁针受磁力作用发生偏转。安培：磁铁附近的载流导线受磁力作用，发生运动；载流导线之间也有相互作用，总结两电流之间的作用力两磁铁之间的力同属磁力。安培分子电流假说：分子电流相当于一个基元磁体，物质对外显示出的磁性，是分子电流在外界作用下趋向于同一方向排列的结果。磁现象的电本质：运动的电荷产生磁场磁现象与电现象有没有联系？静电场静止的电荷运动的电荷电场和磁场9电流磁场电流二、磁感应强度*的方向——利用小磁针探测磁场的方向。*的大小——研究运动电荷在磁场中受力。引入运动电荷，实验发现：1、磁场

5、力的方向总是与电荷运动方向垂直；磁感应强度的大小：方向：用正电荷的方向确定B矢量的方向。地球磁场单位：T10三、磁感应线和磁通量磁感线的疏密反映磁场的强弱；磁感线上各点的切线方向表示此处磁场的方向。1.磁感应线（磁感线）——磁场的定性描述磁感应线的性质：任何磁场中，每一条磁感应线都是与闭合电流相互套连的，无头无尾的闭合曲线，磁感应线之间互不相交，且磁感应线的环绕方向和电流流向呈右手螺旋关系。112.磁通量:穿过磁场中任一给定曲面的磁感应线总数。通过面元dS的磁通量：通过有限曲面S的磁通量：磁感应强度又称磁

6、通量密度。12§8-3毕奥–萨伐尔定律一、毕奥–萨伐尔定律Pdq回顾求任意形状带电体产生的电场：线电流电流元方向大小P类似方法计算任意形状电流产生的磁场：13真空中（SI）:有限长线电流产生的磁场：毕奥–萨伐尔定律真空磁导率：体现出磁感应强度B的叠加原理！14二、运动电荷的磁场单位时间内通过横截面S的电荷即为电流I：电流元Idl在P点产生的磁感应强度：设电流元，横截面积S，载流子：P15电流元Idl内带电粒子数目：（适用于v<

7、伐尔定律的应用zOazP1.直导线电流的磁场有载流直导线(I)，计算场点P处的磁感应强度。(已知P与导线两端形成夹角12，P到直导线的垂直距离为a)电流元在P点产生的磁感应强度：大小：方向：17变量代换：zOazP18讨论a.若导线无限长，即(长直电流的磁场)b.半无限长直导线方向由右手螺旋法判断。PIPI19yzROPzIx设有单匝载流圆线圈(I、R)，计算轴线上任一点P的磁感应强度。选取坐标系和电流元，电流元在P点产生的的大小：方向：各电流元产生的方向各不相同，2.载流圆线圈轴线上的磁场20由对称

8、性，分量相互抵消。的方向与电流环绕方向呈右手旋关系。yzROPzIxI21定义载流线圈的磁矩：1.圆心处，z=0，2.远离圆心处，z>>R，z=r，等效磁偶极子I试与电偶极子轴线上远处的电场强度公式比较：讨论22取P点为坐标原点，x轴与轴线重合。xx+dx之间的ndx匝线圈相当于电流为nIdx的一个圆电流，在P点产生的大小为方向：沿x轴正方向。所有圆电流产生的方向相同。设螺线管半径R，通有电流I，单位长度上匀绕n匝线圈，每匝