磁现象与电现象的联系.ppt

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1、第五章恒定电流的磁场作业5.2.15.2.25.2.105.3.25.4.15.4.35.4.45.4.55.5.25.5.55.5.65.6.25.6.95.6.105.6.11§1磁现象及其与电现象的联系一、磁现象1、天然磁铁的磁现象：吸引铁、钴、镊有磁极：N，S相互作用：同性相斥，异性相吸NSNNSS1920年7月2、电流的磁场奥斯特实验及其意义19世纪20年代前，磁和电是独立发展的奥斯特,丹麦物理学家HansChristianOersted深受康德哲学关于“自然力”统一观点的影响，试图找出电、磁之间的关系奥斯

2、特实验表明长直载流导线使与之平行放置的磁针受力偏转——电流的磁效应磁针是在水平面内偏转的——横向力突破了非接触物体之间只存在有心力的观念——拓宽了作用力的类型意义揭示了电现象与磁现象的联系宣告电磁学作为一个统一学科诞生历史性的突破此后迎来了电磁学蓬勃发展的高潮评价Ampere写道：“Oerster先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了”．Faraday评论说：“它突然打开了科学中一个一直是黑暗的领域的大门，使其充满光明”．相关实验9.18Ampere圆电流对磁针作用9.25Ampere平行电流对磁针作用9

3、.25Arago钢片被电流磁化磁铁对电流的作用Ampere通电导线受马蹄形磁铁作用而运动Ampere螺线管与磁铁相互作用时显示出N极和S极确定载流螺线管极性实验表明载流螺线管相当于磁棒，螺线管的极性与电流成右手螺旋关系一系列实验表明磁铁————磁铁电流————电流都存在相互作用3、关于磁现象的解释：安培分子电流假说安培认为：磁现象的本质是电流物质的磁性来源于“分子”电流这是安培根据实验的种种表现作出的重要的抽象“分子”电流所谓“分子”，是指构成物质的基元，当时对物质结构和分子、原子的认识还很肤浅每个分子都有电流环绕着

4、，当分子排列整齐时，它们的电流合起来就可以满足磁棒的磁性所需要的电流磁化可视为使物质中的分子电流排列整齐显示出总体效果以“分子电流”取代磁荷——能解释磁棒与载流螺线管的等效性可将种种磁相互作用归结为电流之间的相互作用将人类对磁的研究引入到了正确的轨道！二、磁场1、磁场的概念：磁场就是运动电荷激发或产生的一种物质。2、基本任务：用什么物理量描写磁场?运动电荷产生磁场的规律?磁场对运动电荷作用的力?3、磁感强度的定义带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.实验发现带电粒子在磁场中沿某一特定直线方向运动时不受力，此直线

5、方向与电荷无关.++带电粒子在磁场中沿其他方向运动时垂直于与特定直线所组成的平面.当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.大小与无关磁感强度的定义：当正电荷垂直于特定直线运动时,受力将在磁场中的方向定义为该点的的方向.磁感强度大小:单位特斯拉+运动电荷在磁场中受力高斯END一毕奥－萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场)P*真空磁导率§2毕奥——萨伐尔定律任意载流导线在点P处的磁感强度磁感强度叠加原理P*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：毕奥－萨伐尔定律12345678×

6、××例1载流长直导线的磁场.解二毕奥－萨伐尔定律应用举例PCD*方向均沿x轴的负方向PCD*的方向沿x轴的负方向无限长载流长直导线PCD×半无限长载流长直导线无限长载流长直导线的磁场IBIBX电流与磁感强度成右螺旋关系例2圆形载流导线轴线上的磁场.p*解p*p*I讨论（1）若线圈有匝（2）（3）R(3)oIIRo(1)x推广组合×o(2)RI×Ad(4)*oI(5)*IS三磁偶极矩IS说明：只有当圆形电流的面积S很小，或场点距圆电流很远时，才能把圆电流叫做磁偶极子.如图所示，有一长为l,半径为R的载流密绕直螺线管，螺

7、线管的总匝数为N，通有电流I.设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度.例3载流直螺线管内部轴线上的磁场.PR××××××××××××××*解由圆形电流磁场公式PR××××××××××××××*OR××××××××××××××*OR××××××××××××××*O讨论（1）P点位于管内轴线中点若（2）无限长的螺线管（3）半无限长螺线管xBO§5.3磁场的高斯定理一、磁通量为了研究磁场的性质，仿照电场的情况，引入磁通量的概念。通过磁场中面元ds的磁感应通量（即磁通量）定义为；对于任意曲面s，通过它的磁通量为：

8、在国际单位制中，磁通量的单位为特斯拉·米2（T·m2），又称韦伯（Wb）。即1Wb=1T·m2二、磁场的高斯定理在静电场中有：那么磁场中：磁场中的高斯定理：即：通过磁场中任一闭合曲面S的总磁通量恒等于零证明：单个电流元Idl产生的磁场特点：以dl方向为轴线的一系列同心圆，圆周上B处处相等；-以上述任意圆周为中心轴线，取无限细的“磁感应管”证明：