大学物理第十三章真空中恒定电流的磁场.ppt

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1、第十三章真空中稳恒电流的磁场一、基本磁现象SNSNISN同极相斥异极相吸电流的磁效应天然磁石13-1基本的磁现象电子束NS+13.2磁感应强度、磁感应线、磁通量磁场中的高斯定理一、磁感应强度当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.+单位:T(特斯拉)(高斯)二、磁感应线I直线电流的磁场圆电流的磁场I通电螺线管的磁场三、磁感应通量对封闭曲面，规定外法向为正进入的磁感应线穿出的磁感应线由决定四、磁场的高斯定理穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零：磁场是无源场磁感应线闭合成环，无头无尾不存在磁单极。13-3毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律一.毕奥—萨伐尔-拉普拉斯定律真空磁

2、导率.例:判断下列各点磁感强度的方向和大小.1、5点：3、7点：2、4、6、8点：12345678×××二.毕奥－萨伐尔定律应用举例例1载流长直导线的磁场.解:无限长载流长直导线的磁场导线沿线上的磁场p*I分析点P处磁场方向得：解:例2圆形载流导线轴线上的磁场.p*Ip*I讨论1.载流圆环的圆心2.IR3.载流圆弧求圆心O点的如图，OI例2:例3:无限长载流直导线弯成如图形状求：P、R点的解：P点方向R点方向13-4安培环路定理及其运用o设闭合回路为圆形回路,与成右螺旋o若回路绕向为逆时针.推广:稳恒磁场的安培环路定理在真空的恒定磁场中，磁感强度沿任一闭合路径的积分的值

3、，等于乘以该闭合路径所穿过的各电流的代数和.(即穿过以闭合曲线为边界的任意曲面的电流强度与绕向成右旋关系与绕向成左旋关系规定：安培环路定理的应用适用条件：稳恒电流的磁场求解条件：电流分布(磁场分布)具有某些对称性，以便可以找到恰当的安培环路L，使能积出，从而方便地求解。例1：在宽度为d的导体薄片上有电流I沿此导体长度方向流过，试求载流导体薄片的磁场分布。解：磁力线如图作积分回路ab,cd,bc,ad其中ab、cd与导体板等距..................由分析对称性管内磁力线平行于管轴管外靠近管壁处磁场为零...............例2.长直载流螺线管I、n(

4、单位长度导线匝数)试求螺线管内外的磁场分布利用安培环路定理求...............例3：无限长载流圆柱体的磁场解：对称性分析.13-5运动电荷的磁场dS运动电荷产生的磁场13-6磁场对电流的作用一.安培定律安培力：电流元在磁场中受到的磁力安培定律方向判断右手螺旋，也可左手定则载流导线受到的磁力大小B×取电流元方向例1均匀磁场中载流直导线所受安培力讨论例2.均匀磁场中任意形状导线所受的作用力解：取一段电流元建坐标系取分量结论在均匀磁场中任意形状闭合载流线圈受合磁场力为零练习：如图求半圆导线所受安培力方向竖直向上例3.求受磁场作用力取解：由无限长直导线磁场公式沿方

5、向。例4：长直电流I1附近有一等腰直角三角形线框，通以电流I2，二者共面，求的各边所受的磁力。da解(1)解(2)da解(3)dF二.磁场对载流线圈的作用设均匀磁场，矩形线圈（）等大反向形成力偶矩结论:均匀磁场中,任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力矩为例1：一半径为R的半圆形闭合线圈,通有电流I,线圈放在均匀外磁场B中,B的方向与线圈平面成300角,如右图设线圈有N匝，问：（1）线圈的磁矩是多少？（2）线圈所受力矩的大小和方向？解（1）线圈的磁矩（2）此时线圈所受力矩的大小为13-7带电粒子在磁场中的运动1.洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力方向方向特点：不改变大小，只

6、改变方向,不对做功。带电粒子运动规律粒子做直线运动粒子做匀速圆周运动圆周运动直线运动带电粒子作螺旋线运动13.3.6作用力方向水平向左积分公式13.3.5磁场方向一致