华南师范大学电磁学第四章 恒定电流的磁场课件.ppt

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1、一、磁现象§1磁的基本现象和规律1、磁铁的磁现象磁极：N，S相互作用：同性相斥，异性相吸NSNNSS1920年7月2、电流的磁场1§1磁的基本现象和规律奥斯特实验表明1、长直流导线与之平行放置的指针受到力偏转－电流的磁效应2、磁针是在水平面内偏转的－横向力3、突破了非接触的物体之间只存在有心力的观念－拓宽了作用力类型2§1磁的基本现象和规律相关实验9.18Ampere圆电流对磁针作用9.25Ampere平行电流对磁针作用9.25Arago钢片被电流磁化3§1磁的基本现象和规律Ampere通电导线受马蹄形磁铁作用而运动相关实验4§

2、1磁的基本现象和规律螺线管与磁铁相互作用时显示出N极和S极相关实验5§1磁的基本现象和规律一系列实验表明磁铁－－－磁铁电流－－－电流都存在相互作用6§1磁的基本现象和规律3、安培分子电流假说：安培人为磁铁的磁性与电流的磁性的起源是相同的。磁铁的磁性来自于铁磁物质的分子电流。总而言之，所有的磁性都来自于的电流。4、运动电荷产生磁现象！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。7§2毕奥—萨伐尔定律P*一、电流元在空间产生的磁场真

3、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8§2毕奥—萨伐尔定律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9§2毕奥—萨伐尔定律PCD*解方向均沿x轴的负方向二、载流直导线的磁场10§2毕奥—萨伐尔定律的方向沿x轴的负方向.无限长载流长直导线的磁场.PCD+11§2毕奥—萨伐尔定律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*PIBX12§2毕奥—萨伐尔定律I真空中,半径为R的载流导线,电流I,求其轴线上一点p的

4、磁感强度的方向和大小.解根据对称性分析三、圆形载流导线的磁场.p*13§2毕奥—萨伐尔定律p*14§2毕奥—萨伐尔定律3）4）1）若线圈有匝讨论*2）的方向不变(和成右螺旋关系）15§2毕奥—萨伐尔定律oI（5）*Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x16++++++++++++pR++*四、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o17op+++++++++++++++18讨论（1）

5、P点位于管内轴线中点若19(2)无限长的螺线管（3）半无限长螺线管或由代入xBO20解法一圆电流的磁场向外例1半径为的带电薄圆盘的电荷面密度为,并以角速度绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，求圆盘中心的磁感强度.向内212.一段载流导线所受的安培力四、安培定律与磁力矩1.安培力律安培指出，任意电流元在磁场中受力为22如图所示，一载流导线在均匀磁场中，求其所受到的安培力.BIab解：因为故等效于这弯曲导线起点到终点的矢量方向的一根载流直导线所受的作用力一条弯曲载流导线在均匀磁场中所受的力23M,NO,PMNOPI3、磁场作用于载流线圈的

6、磁力矩如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP24线圈有N匝时MNOPIM,NO,P25IB.....................IBB++++++++++++++++++++++++I稳定平衡不稳定平衡讨论1）方向与相同2）方向相反3）方向垂直力矩最大26结论:均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为与成右螺旋0pqq==稳定平衡非稳定平衡磁矩27例、证明转动带电园盘的磁矩。rdro解：284.3恒定电流磁场的基本方程一、磁感应线1．磁感应线：用来描述磁场分布的曲线。磁感应线上任一点切线的方向——B的方向。B

7、的大小可用磁感应线的疏密程度表示。磁感应线密度：在与磁感应线垂直的单位面积上的穿过的磁感应线的数目。292、几种典型的磁感应线IB载流长直导线圆电流载流长螺线管3、磁感应线特性磁感应线是环绕电流的无头尾的闭合曲线，无起点无终点；磁感应线不相交。30二、磁通量2、计算1、磁通量定义：通过磁场中某一曲面的磁感应线的数目，定义为磁通量，用Ф表示。dSdSc.通过任一曲面的磁通量dS313、说明规定n的方向垂直于曲面向外磁感应线从曲面内穿出时，磁通量为正(θ<π/2,cosθ>0)磁感应线从曲面出穿入时，磁通量为负(θ>π/2,cosθ

8、<0)穿过曲面通量可直观地理解为穿过该面的磁感应线条数单位：韦伯(wb)1Wb=1T·m232三、高斯定律1、内容通过任意闭合曲面的磁通量必等于零。2、解释磁感应线是闭合的，因此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该曲面。磁场是有旋/无散场(