大学物理简明教程 下册 教学课件 作者 施卫 等 第十四章.ppt

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1、第十四章　稳恒磁场第一节　磁场　磁感应强度第二节　毕奥-萨伐尔定律第三节　磁场的高斯定理第四节　磁场的安培环路定理第一节　磁场　磁感应强度一、基本磁现象二、磁场和磁感应强度一、基本磁现象人类对磁现象的认识始于天然磁石。中国是最早发现并应用磁现象的国家之一，早在战国时期(公元前300年)，古籍中就有磁石吸引磁铁的记载。在东汉时期，发明了磁性指南器具——司南。到11世纪，我国已经制造出了航海用的指南针，并且发现了地磁偏角。磁体具有磁性，即吸引铁、钴、镍等物质的性质，磁铁两端磁性最强的区域称为磁极，磁极有自动指向南北方向的性质，其中指北的一极称为北极(N极)，指南的一极

2、称为南极(S极)。磁极之间存在着相互作用力，称为磁力，同号磁极相互排斥，异号磁极相互吸引，而且磁极不能单独存在。二、磁场和磁感应强度1)电荷所受磁力F的方向总与该电荷的运动方向垂直，即F垂直v。2)电荷所受磁力F的大小与电荷的电荷量q和速率v的乘积成正比，同时还与电荷在磁场中的运动方向有关。3)磁场中存在一个特定的方向，当试验电荷q的运动方向与该方向同向或反向时，它所受的磁力为0(F=0)。图14-1　运动电荷在磁场中的受力第二节　毕奥-萨伐尔定律一、毕奥-萨伐尔定律二、毕奥-萨伐尔定律应用举例三、运动电荷的磁场公式一、毕奥-萨伐尔定律图14-2　电流元激发的磁感

3、应强度二、毕奥-萨伐尔定律应用举例图14-3　载流直导线的磁场图14-4　磁感应强度方向与电流方向的关系图14-5　圆电流轴线上磁场的计算三、运动电荷的磁场公式图14-6　电流元中的运动电荷三、运动电荷的磁场公式图14-7　运动电荷的磁场方向第三节　磁场的高斯定理一、磁感应线　磁通量二、磁场的高斯定理一、磁感应线　磁通量1)磁感应线上任一点的切线方向与该点磁感应强度B的方向一致。2)在磁场中某点处，穿过垂直于该点的单位面积上磁感应线的数目，等于该点处磁感应强度B的大小。图14-8　电流磁场的磁感应线分布a)直电流　b)圆电流　c)螺线管电流图14-9　磁通量a)任

4、意曲面的磁通量　b)闭合曲面的磁通量图14-10　磁通量的计算二、磁场的高斯定理由于磁感应线是无头无尾的闭合曲线，因此，对任意一个闭合曲面来说，有多少条磁感应线进入闭合曲面，就一定有多少条磁感应线穿出闭合曲面，如图14-9b所示。所以通过磁场中任意闭合曲面的磁通量恒等于零第四节　磁场的安培环路定理一、磁场的安培环路定理二、安培环路定理的应用一、磁场的安培环路定理1)式(14-16)等号左边的磁感应强度B是空间所有电流在L上各点产生磁场的矢量和；式(14-16)右边的电流强度是包围并穿过L的电流，闭合曲线外的电流对B的环流无贡献。2)磁感应强度B的环流不恒为零，说明

5、磁场是非保守场，或者说磁场是有旋场。一、磁场的安培环路定理图14-11　安培环路定理一、磁场的安培环路定理一、磁场的安培环路定理图14-12　回路不环绕电流二、安培环路定理的应用在静电场中，当带电体具有一定对称性时，可以利用高斯定理方便地计算其电场分布。同样，在稳恒磁场中，如果电流分布具有某种特殊对称性，也可以利用安培环路定理方便地计算电流磁场的分布。下面举例来说明安培环路定理的应用。图14-14　长直螺线管内的磁场图14-15　环形螺绕环内磁场