电磁学―磁场ppt课件.ppt

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1、第三章　真空中的磁场(MagneticFieldinVacuum)毕奥-萨伐尔定律磁场的高斯定理安培环路定理洛仑兹力安培力内容：§3.1基本磁现象(ElementaryMagneticPhenomena)⒈磁铁　　磁铁⒉电流　　磁铁I⒊电流　　电流IINS磁现象的本质：运动电荷1运动电荷2磁场1磁场2§3.2毕奥-萨伐尔定律及其应用(Biot-SavartLawandItsApplication)磁场的描述：磁感应强度磁能密度1.磁感应强度(magneticfield)q实验：总结出：B=Fmax/qvNote:磁感应强度SI单位：T

2、(Tesla)orWb/m21T=104G(Gauss)实验室：Bmax=37T地表：B=10-5T2.毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savartlaw)In1820,J.B.BiotandF.Savart实验发现:(Weber)——电流元产生磁场的规律人体：B=10-13～10-10TI——毕奥-萨伐尔定律——电流元0=410-7Tm/A——真空磁导率(permeabilityofvacuum)由毕-萨定律可导出运动电荷产生的磁场：Note:q[推导]qS载流导线：电流：I=qnvS电流元：单位体积内的载流子数电流元中的载流子数

3、3.磁场叠加原理运动电荷系：4.的计算载流导线：Note:毕-萨定律＋磁场叠加原理＝恒定磁场的基本实验规律基本方法：电流元磁场＋叠加原理[例3-1]一段直线电流的磁场P点：各　方向相同()d0orPI[讨论]方向：与I方向成右手螺旋关系①半无限长直导线orPI②无限长直导线orPI[例3-2]圆电流轴线上的磁场对称性(-

4、题结果,可导出长直螺线管内轴线上的磁场:单位轴线长度上的匝数1.磁感应线(magneticfieldlines)§3.3磁场的高斯定理(GausssTheoremfor)(磁力线)定义类似于电场线(略)性质：①闭合②不相交Ie.g.长直电流的磁场：2.磁通量(magneticflux)——按给定指向穿过一曲面的磁感应线数目SI单位：Wb1Wb=1Tm2[例3-3]aa2aIS1S2Xxx+dx在无限长直载流导线的右侧,有两个矩形区域S1和S2,则通过这两个区域的磁通量之比m1m2=.解：设矩形区域的高为b则通过x－x+dx面元

5、的磁通量为建立X轴如图m1m2=11[思考]外延：m1m2m3=1113.磁场的高斯定理——通过任意封闭曲面的磁通量恒为零①该定理适用于任何磁场.②表明磁感应线闭合,磁场是涡旋场(无源场).意味着自然界中不存在“磁单极”Notes:§3.4安培环路定理及其应用(AmperesCircuitalTheoremandItsApplication)——在恒定电流的磁场中，磁感应强度沿任意闭合路径的线积分，等于该路径所包围的电流代数和乘以0.1.安培环路定理I内：LI1I2I3I4能穿过以路径L为边界的任意曲面的

6、电流(与路径L相链接link).当I内方向与路径方向之间符合右手螺旋关系时,取I内为正,否则为负.e.g.①该定理仅适用于闭合恒定电流的磁场.②中的由L内外所有闭合电流共同产生,但积分值最终仅依赖于L所包围的闭合电流的代数和.③表明磁场不是保守场.Notes:用于电流分布的对称性很高(圆柱形电流、平面电流、螺线管等)的情形2.利用安培环路定理求[例3-4]无限长圆柱面电流的磁场设柱面上总电流为I,均匀分布.IRdI1dI2俯视：任意一点的方向沿该点所在圆周的切向，圆周上各点的大小相等．选择安培环路：Lr半径为r的圆周L于是方向与I方向之间

7、成右手螺旋关系Br曲线：oRrB1/rB[思考]无限长圆柱电流的磁场？Br曲线：oRrB1/rB[例3-5]无限大平面电流的磁场j设面电流密度为j(通过与电流方向垂直的单位长度的电流)俯视：⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙Ld①方向平行于平面,且与电流垂直;②平面两侧的方向相反;③与平面等距的各点的大小相等.安培环路:矩形L——与到平面的距离无关[例3-6]载流长直螺线管的磁场(LR)⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙RLL1dL2⊙⊙安培环路：矩形L1——管内磁场均匀安培环路：矩形L2——管外磁场为零无限长均匀带

8、电圆柱面,绕其轴线旋转,则其内部=?～载流长直螺线管.面电流密度j～nIB=0j=0R方向与旋转方向成右手螺旋关系j=2R1/2=RR0[讨论]Notes:①