第10章 稳衡磁场.ppt

《第10章 稳衡磁场.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4篇电磁学富兰克林欧姆爱迪生奥斯特赫兹库仑安培麦克斯韦法拉第洛仑兹1.静电场力的性质：库仑定律、电场强度、电场散度2.静电场能的性质：静电场作功、电势能、电场能量第三篇　电磁学静电学静磁学电磁学真空、金属中静电荷与静电场介质中的静电荷与静电场稳恒电势差与稳恒电场静电荷产生的静电场磁场对电荷与电流的作用磁现象的电本质磁场的性质散度与旋度磁产生电电产生磁电磁场的散度与旋度麦克思维方程组内容结构第十章　稳恒磁场研究对象：稳恒电流产生的磁场及磁场与电流、磁场与磁场的相互作用稳恒电流产生的磁场场及其相互作用1.磁现象

2、的电本质2.磁场的基本性质——磁场的旋度与散度1.磁场对电流的作用2.磁场对运动电荷的作用磁现象的电本质——运动电荷产生磁场磁场与运动电荷间的相互作用内容结构§10-1.磁现象的电本质1.磁现象电本质假说的实验基础磁场对运动电荷有力作用电流对磁铁有力作用电流对电流有力作用结论：磁现象是由电现象引起的或电荷运动是产生磁现象的本质原因2.磁现象电本质的唯象假说库仑小磁铁模型安培分子电流假说3.磁现象电本质的理论解释特例1：垂直于运动电荷方向的电场变换oxzl0E-oxzlEv电荷相对于S静止板外板内

3、电荷相对于S运动，速度为v(1)电场变换因故在S系中，电场的方向对每块板，电场具有对称性合场强方向相下场强大小(由高斯定理)oxzv板外板内结论1：垂直于电荷运动方向上，电场增强倍特例2：平行于运动电荷方向的电场变换zxvo相对论效应只引起板级间距减小，于是结论2：平行于电荷运动方向上，电场保持不变(1)运动电荷间的作用力与磁感应强度zxv0ov物理模型电场任意方向，与S系相对静止q以速度v相对于S系运动S系以速度v0相对于S系运动q在S系受力利用了结论1和结论2利用狭义相对论力的变换公式及q在S系

4、受力代入速度变换结论：磁场力是运动电荷产生的电场力的相对论效应部分§10-2.毕奥－萨伐尔实验定律微分形式积分形式其中，dl表电流方向的电流微元，r距离电流微元的位矢1毕奥－萨伐尔实验定律IdlrI2毕奥－萨伐尔定律的应用例：求解无限长直导线的磁场分布解：由对称性，只求解xy平面的B统一积分变量当导线为无限长时方向有右手螺旋法则确定例：求解无限长导线带中心轴线正上方的磁感应强度解：由对称性，只需计算xy平面x方向的磁场统一积分变量当　　　时，　　　　相当于无限长直导线产生的磁场当　　　时，　　　　相当于无限大

5、平面电流产生的磁场例：求解圆电流轴线上点的磁感应强度解：由对称性，沿轴线方向B不为零统一积分变量于是讨论：当z=0时当　　　时定义磁偶极子磁偶极子产生的磁场例：半径为R，带电量为q的均匀带电圆盘以绕其轴心转动求：圆盘中心处的磁感应强度与圆盘的磁矩解：圆盘中心的磁感应强度转动圆盘相当于许多的环形电流，取微元环形电流圆盘的磁矩例：求解螺线管内部轴线上的磁场解：设螺线管的半径为R，单位长度线圈的匝数为n，并认为螺线管的每匝线圈可以看作为平面环形电流由圆形电流轴线上的磁场强度计算公式讨论：当螺线管为无限长时在两个端

6、点处的磁感应强度§10-3.磁场的通量定理1.磁场的形象描述——磁力线(1).磁力线的定义A.磁力线上任意一点的切线方向代表该点的B方向B.磁力线的疏密程度代表该点B的大小。即(2).磁力线的基本性质A.磁力线是封闭的闭合曲线，或两端伸向无限远B.磁力线与电力线相互套合，即每条磁力线都围绕着载流导线C.任意两条磁力线都不相交2.磁场的通量定理由磁力线的基本性质，可得磁场的高斯定理如下积分形式微分形式结论：磁场是无源场例：在磁感应强度为B的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边线所在平面的法线向单位矢量与的夹角

7、为，则通过半球面S的磁通量为r2B(B)2r2B(C)－r2Bsin(D)－r2Bcos由得即§10-4.磁场的环路定理1安培环路定理的说明说明安培环路定理的思路首先计算简单实例——无限长直导线的磁场环量然后推广——认为任意情形下磁场的环量都满足特例的结果这一结果称为安培环路定理。(严格的推证可参考《电动力学》郭硕鸿，高等教育出版社p16~p18)例：以无限长直导线为圆心的任意圆形环路的磁场环量计算解：无限长通电直导线产生的磁感应强度为于是讨论：A.当电流沿相反方向流动时，上式为电流的方向与环路

8、的方向满足右手螺旋法则B.上式结果中与距离R没有关系2.安培环路定理推广：对任意电流产生磁场沿闭合回路的环量，均满足积分形式微分形式讨论：A.磁场是无源有旋场B.当I的方向与环路的方向满足右手螺旋法则时，I取正C.利用安培环路定理求解磁感应强度，必须满足高度对称性D.安培环路定理中，I是穿过以环路为边界的面的电流B是环路内外所有电流产生的总的磁感应强度的矢量和3.安培环路定理的应用举例例：求解半径为