大学物理第28章.ppt

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1、磁场的来源第二十八章开篇问题下面哪一个会产生磁场？（a）静止的电荷（b）运动的电荷（c）电流（d）非连通的电池电压（e）任意一块铁（f）任意一块金属磁感应线：以导线为轴心的同心圆环长直导线周围某一点的磁感应强度B和导线中电流I成正比，和该点距导线距离r成反比比例关系式：真空磁导率：T·m/A§28-1直导线产生的磁场例28-1计算导线附近的磁感应强度。如图建筑墙面里的一根导线通有25A垂直向上的直流电。请问这个电流在P点（距导线正北方向10cm）引起的磁场大小是多少？解题思路：我们假定导线长度远大于P点到其距离10

2、cm，因此我们可以应用公式（28-1）。解：根据公式（28-1）或0.50G。根据右手法则，P点的磁场方向指向西方（在图中为垂直纸面向里）。注：建筑里的大多数电线都是由电缆组成，每根电缆里有两条导线。由于两条导线通有相反方向的电流，它们的磁场在很大程度上相互抵消，但是仍有可能影响一些敏感电子设备。例28-2两电流之间的磁场。两条平行直导线相距10.0cm，通有相反方向电流。电流I1=5.0A垂直纸面向外，I2=7.0A垂直纸面向里。判断两导线中间的磁场的大小和方向。练习A：在例题25-10中我们知道一次闪电在0.2

3、s内产生100A电流，请估算距离闪电10m处的磁场大小，以及它会对指南针有显著影响吗？解题思路：每根导线产生的磁场大小用公式（28-1）来计算。每根导线产生磁场的方向根据右手法则来判断。在两导线中间某点的总磁场是两个磁场的矢量和。解：由电流I1产生的磁感应线形成以I1为轴心的圆环，根据右手法则，磁感应线方向为逆时针方向。由I2产生的磁感应线形成以I2为轴心的圆环，磁感应线方向为顺时针方向。在两导线之间的中点，磁场方向都向上（如图所示），因此叠加到一起。中点距离每根导线0.050m，根据公式，总磁场方向向上，大小T练

4、习B假定在图中电流和都垂直纸面向里，那么两导线间中点的磁场是多少？例28-3四根导线产生的磁场。图显示的是四根平行长导线通有大小相等、垂直纸面向里或向外的电流。在（a）或（b）哪种组合中，四方形中心点的磁场更大？解答：（a）的磁场更大。箭头指明每根导线产生的磁场的方向；用右手法则确认这些结果。四方形中心点处的磁场是这四个磁场的叠加：对于组合（a），叠加后磁场指向左边；对于组合（b），叠加后磁场为零。§28-2两根平行导线间的相互作用力考虑两根平行载流直导线相距为d，I1产生的磁场为B1，在导线2的位置处该磁场大小，

5、导线2上长度为l2的一段受到B1的力F2的大小为，把B1代入F2，根据右手法则，判断I1和I2分别受到对方磁场的作用力的方向dFdlIBiiiiiiii平行载流直导线之间的相互作用同向平行电流相互吸引反向平行电流相互排斥例28-4两根载流导线间的相互作用力。两根2.0m长的导线相距3.0mm，通有方向相反的8.0A电流。计算一根导线对另一根导线施加的作用力。解题思路：当通有电流时，每根导线都处于另一根导线所产生的磁场中，因此我们可以应用公式（28-2）。解：根据公式有，由于电流反向，两根导线间为排斥力，这易于让两导

6、线相互分离开来。例28-5载流导线的悬浮。一根水平导线通有电流I1=80A，第二根水平导线置于其下方20cm处。请问下方的导线需要通有多大的电流I2才能使它不会因为重力而掉落？假定下方导线单位长度的质量为每米0.12g。解题思路：要想导线2不因为重力而掉落，它受到的磁场力需要向上。这意味着两根导线通的电流需要同向。我们可以通过让导线2受到的磁场力和重力大小相等解出电流I2。解：导线2的重力向下，导线上每1.0米长度受到的重力大小为导线2受到的磁场力必须向上，根据公式，其中d=0.20m，I1=80A。我们让上面两个

7、力相等，让l=1.0m，解出I2§28-3安培和库仑的定义讨论两根平行载流导线间的相互作用力，假设I1=I2=1A，导线间距a=1m“安培”的定义：两根相距1米的平行长导线，每根导线每米长度受到的力恰好等于2*10-7N时，则每根导线通有的电流大小为1安培（1A）“库仑”的定义：1A电流在1s内输运的电量：1C=1A·s§28-4安培环路定理长直载流导线产生的磁场任意形状载流导线产生的磁场？安培环路定理验证考虑长直电流的磁场在恒定电流的磁场中，磁感应强度B矢量沿任一闭合路径L的线积分（即环路积分）,等于什么?在垂直

8、于导线的平面内任作的环路上取一点，到电流的距离为r，磁感应强度的大小：由几何关系得：L如果沿同一路径但改变绕行方向积分：结果为负值！若认为电流为-I则结果可写为L如果闭合曲线不在垂直于导线的平面内：结果一样！结果为零！闭合曲线不包围电流，磁感应强度矢量的环流为零。环路不包围电流？磁感应强度矢量的环流与闭合曲线的形状无关，它只和闭合曲线内所包围的电流有关。安培