恒定磁场课件.ppt

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1、磁流体船第十一章恒定磁场方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。---《梦溪笔谈》运动电荷在其周围空间激发磁场。运动电荷间的相互作用不仅有电场力而且还有磁场力，而磁力是通过磁场传递的。一切磁现象都起源于电荷的运动（包括传导电流和永久磁铁）。本章研究稳恒电流所产生的恒定磁场，即不随时间变化的磁场的性质和规律。电学静止的电荷、电场、电场线、库仑定律、电通量、电场强度、高斯定理、环路定理、电势磁学运动的电荷、磁场、磁感线、毕萨定律、磁通量、磁感应强度、高斯定理、环路定理、安培力电磁学++++++一电流电流密度1电流为电子的漂移速度大小单位1A定义：

2、通过横截面S的电荷随时间的变化率.11-1恒定电流2电流密度该点正电荷运动方向方向规定：大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷例（1）若每个铜原子贡献一个自由电子，问铜导线中自由电子数密度为多少？（2）家用线路电流最大值为15A，铜导线半径0.81mm，此时电子漂移速率多少？（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度值为多少？解(1)(2)(3)一电源电动势11-2电源电动势非静电力:能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动.电源：提供非静电力的装置.非静电电场强度:为单位正电荷所受的非静电力.电动势的定义：单位正电荷绕

3、闭合回路运动一周，非静电力所作的功.+++---电动势+电源的电动势和内阻**正极负极电源+_电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.电源电动势P*一磁场运动电荷运动电荷磁场二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某点P沿某一特定方向（或其反方向）运动时不受力，且此特定方向与小磁针指向一致.++11-3磁场磁感强度带电粒子在磁场中沿其他方向运动时，其受力垂直于与该特定方向所组成的平面.当带电粒子在磁场中垂直于此特定方向运动时受力最大.大小与无关单位:T+磁感强度的定义：若带电

4、粒子在磁场中某点向某方向运动不受力，且该方向与小磁针在该点指向一致，此特定方向定义为该点的的方向.磁感强度大小运动电荷在磁场中受力磁场传感器可探测车距避免碰撞美国明尼苏达大学的研究人员开发出一种通过车辆磁场测量车距的装置。研究者发现每辆车上都有磁场，不但轮毂、发电机、空调系统、扬声器上带有磁场，发动机缸体、变速箱、传动系统等这些金属部件同样也具有磁性。并且，在较小范围内，车辆间距与磁场大小成反比关系。（单个成本不到10美元）7.23动车追尾P*一毕奥—萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场)真空磁导率任意载流导线在点P处的磁感强度磁感强度叠加原理11-4毕

5、奥-萨伐尔定律2.毕一萨定律的正确性无法直接通过实验验证。但闭合回路各电流元磁场的叠加结果与实验结果相符，间接地证明了毕一萨定律的正确性。1.恒定电流是闭合的，不可能直接从实验中得出电流元与它所产生的磁场之间的关系。说明12345678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PCD*例1载流长直导线的磁场.解方向均沿x轴的负方向二毕奥---萨伐尔定律应用举例+的方向沿x轴的负方向.无限长载流长直导线的磁场.PCD+IB电流与磁感强度成右螺旋关系半无限长载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场*P

6、IBXPI真空中,半径为R的载流导线,通有电流I,称圆电流.求其轴线上一点P的磁感强度的方向和大小.解根据对称性分析例2圆形载流导线的磁场.*P*（3）（4）（2）的方向不变(和成右螺旋关系）（1）若线圈有N匝讨论*例3一半径为R的匀带电薄圆盘，总电量为Q。圆盘以每秒N转绕通过圆心垂直盘面的轴线旋转。求圆心处的磁感应强度。它在O点的磁感应强度：取同心细圆环。σIS三磁矩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.例2中圆电流磁感强度公式也可写成OI（5）*Ad（4）*O（2R）I+R（3）OIIRO（1）x++

7、++++++++++PR++*例4载流直螺线管的磁场如图所示，有一长为l,半径为R的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为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.解由圆形电流磁场公式OOP+++++++++++++++讨论（1）P点位于管内轴线中点若(2)无限长的螺线管（3）半无限长螺线管或由代入xBO长直密绕螺线管轴线上磁场一磁感线规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度B的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度B的大小.III11-5磁通量磁场的高斯定理性质：1.磁感应线是闭合线。2.磁感应线不相交。二磁通量磁场的高斯

8、定理SNISNI磁场中某点处垂直矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点的数值.磁通量：通过某