电磁学ch2 稳恒磁场.ppt

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1、Ch2稳恒磁场§1磁的基本现象和基本规律§2载流回路的磁场§3磁场的“高斯定理”与安培环路定理§4磁场对载流导线的作用§5带电粒子在磁场中的作用§1磁的基本现象和基本规律1.1磁的基本现象(1)公元前400-600年：中国和古希腊，磁石吸铁。20世纪：《电磁学》，经典物理学中完善的学科分支。1600年：吉伯(英国),《磁石论》，奠定了磁学的基础。发展缓慢，中国古代领先。公元1044年：曾公亮(北宋),利用地磁制造指南针.公元1088年：沉括,磁针指南和磁偏角.§1磁的基本现象和基本规律1.1磁的基本现象(2)NS磁现象1：磁石吸铁磁极磁极同号磁极互相排斥异号磁极互相吸引§1

2、磁的基本现象和基本规律1.1磁的基本现象(3)磁现象2：电与磁的联系现象奥斯特实验电流对磁铁施加作用力NSINSIF磁铁对电流施加作用力电流对电流施加作用力IIFF§1磁的基本现象和基本规律1.2磁场(1)磁极磁极电流电流电流磁极力如何传递？磁场物质形态磁极磁极电流电流磁场的基本来源？§1磁的基本现象和基本规律1.2磁场(2)INSSN吸引排斥NS安培：分子环流假说，认为磁性来源于分子环流。§1磁的基本现象和基本规律1.2磁场(3)NS+磁分子:电子绕核旋转和自旋,构成分子环流.电流电流磁场§1磁的基本现象和基本规律1.3安培定律(1)与作用规律与作用规律4个载流回路相互作

3、用的实验结果+理论推导电流元1电流与电流的作用规律电流元2§1磁的基本现象和基本规律1.3安培定律(2)电流元1电流元2对作用力与、和的大小与取向有关§1磁的基本现象和基本规律1.3安培定律(3)例题电流元的相互作用力1.4磁感应强度矢量(1)试探电流元产生磁感应强度,对产生力的作用磁场1.4磁感应强度矢量(2)毕奥－萨伐尔定律场点源点磁感应线和满足右手定则§2载流回路的磁场2.1载流直导线的磁场(1)OPAB合理选择电流元I2.1载流直导线的磁场(2)I右手定则2.2载流圆线圈轴线上的磁场(1)RPXOI2.2载流圆线圈轴线上的磁场(2)I右手定则亥姆霍兹线圈aa均匀B2

4、.3载流螺线管轴线上的磁场(1)IRL,nOlPdlxABMN2.3载流螺线管轴线上的磁场(2)无限长螺线管半无限长螺线管一端右手定则§3磁场的“高斯定理”与安培环路定理II磁感应线的特点(3)服从右手定则(1)闭合线或伸向无限远(2)闭合线与载流回路互相套连§3磁场的“高斯定理”与安培环路定理3.1磁场的“高斯定理”（1）磁通量：磁感应线数目§3磁场的“高斯定理”与安培环路定理3.1磁场的“高斯定理”（2）闭合曲面S线闭合§3磁场的“高斯定理”与安培环路定理3.2安培环路定理(1)L(L内)I与互相套连I与L满右定则，I>0;否则I<03.2安培环路定理特例论证:无限长直

5、导线（1）L围绕着电流I（2）L不围绕着电流ILPNMLPNML(L内)（3）普遍3.2安培环路定理的应用（1）(L内)选定的闭合回路总磁场穿过以Ｌ为边界的平面的电流代数和步骤求条件：高度对称的简单稳恒回路的磁场(1)磁场分布的对称性分析确定的方向和大小分布的对称性(2)选择合理的闭合回路（相等）例题1无限长直导体的磁场分布IPrL磁场的对称性分析选择合理的闭合回路R例题2无限长螺线管的磁场分布Il,n对称性分析？闭合安培回路？a例题2螺绕管的磁场分布Lr对称性分析？闭合安培回路？NI§4磁场对载流导线的作用4.1安培力电流磁场电流I安培力§4磁场对载流导线的作用4.2平行

6、无限长直导线间的相互作用力“安培”的定义a4.3矩形载流线圈在均匀磁场中的力矩线圈正向规定ABCDI右手定则abCDABBCDA4.4平面载流线圈的磁矩(1)任意载流平面线圈在均匀磁场中的力矩SIIXYa4.4平面载流线圈的磁矩(2)SI载流平面线圈的磁矩作用效果：转到的方向4.4平面载流线圈的磁矩(3)稳定的平衡状态非稳定的平衡状态4.5直流电动机的基本原理NS换向换向E换向器4.6磁电式电流计的基本原理NSI游丝NS铁芯N,SD磁弹ab§5带电粒子在磁场中的作用5.1洛仑兹力（1）--I微观机理？+++++++++------原子实e,n洛仑兹力:定向运动带电粒子受到的

7、磁场力§5带电粒子在磁场中的作用5.1洛仑兹力（2）I注意：带正、负号带电粒子的热运动对安培力没有贡献洛仑兹力对带电粒子不做功§5带电粒子在磁场中的作用5.1洛仑兹力（3）滤速器K栅极5.2带电粒子在磁场中的运动（1）+ORm,q向心力回旋共振频率（与粒子的运动速度和轨道半径无关）5.2带电粒子在磁场中的运动（2）+匀速圆周运动匀速直线运动螺旋线运动hR5.2带电粒子在磁场中的运动（3）应用实例1：磁聚焦窄电子束5.2带电粒子在磁场中的运动（4）应用实例2：磁约束螺旋线运动，，带电粒子做纵向运动，横向运动受限制。+