大学物理学(上册)第7章 稳恒磁场ppt课件.ppt

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1、第7章稳恒磁场7.1稳恒电流电动势7.2磁场磁感应强度7.3毕奥—萨伐尔定律7.4磁通量磁场中的高斯定理7.5安培环路定理7.6带电粒子在外磁场中受力7.7磁场对载流导线的作用7.8磁介质中的安培环路定理本章内容电流：大量电荷和带电粒子定向运动形成的7.1稳恒电流电动势电流强度I：单位时间内通过某一截面的电量。7.1.1电流与电流密度方向：与该点正电荷运动的方向一致大小：单位时间内通过该点垂直于电荷运动方向的单位面积的电荷量电流密度：描述导体中各处电荷定向运动的情况⑴电流⑵电流密度⑶电流I与电流密度假设导体中只有一种载流子，每个载流子所带的电量为q，载流子密度为n

2、，载流子的漂移速度为则其电流密度为的关系若同时有几种体密度不同的电荷以不同的速度通过该点，则该点的电流密度为若空间中某点的运动电荷的体密度为，其运动速度为，则该点的电流密度为7.1.2恒定电场⑴电流连续性方程⑵恒定电流若闭合曲面S内的电荷不随时间而变化，有电流连续性方程：即，恒定电流满足：①在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随时间变化形成恒定电场;⑶恒定电场②恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和环路定演示例（1）若每个铜原子贡献一个自由电子，求铜导线中自由电子数密度为多少？解:（3）试求在上述情况下，电子漂移速率是多少?解:（2）家用线路电流最大值15A，铜

3、导线半径0.81mm，若铜导线中电流密度均匀，求电流密度的值是多少？解:理），恒定电场可引入电势的概念;③恒定电场的存在伴随能量的转换.7.1.3欧姆定律的微分形式dSUdSjdIU＋dUdl由于有，及，则欧姆定律的微分形式：在导体中取一微元圆柱体，其长度为dl，截面积为dS，轴线与电流方向平行，两端电势分别为U和U＋dU，由欧姆定律可知7.1.4电源电动势非静电电场强度:单位正电荷所受的非静电力电源非静电力:能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动的力.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动势的定义：1)表征了电源非静电力作功本领的大小对

4、闭合电路2)反映电源将其它形式的能量转化为电能本领的大小演示7.2磁场磁感应强度7.2.1磁现象与磁场磁体磁体电流电流安培提出:一切磁现象起源于电荷运动运动电荷运动电荷磁场磁场的性质:（1）对运动电荷(或电流)有力的作用（2）磁场有能量地球的磁场7.2.2磁感应强度带电粒子在磁场中运动所受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.大小与无关磁感应强度的定义：当正电荷垂直于特定直线运动时,受力将在磁场中的方

5、向定义为该点的方向磁感强度大小:7.3毕奥—萨伐尔定律7.3.1毕奥—萨伐尔定律静电场:取磁场：取毕奥—萨伐定律：真空中的磁导率大小：方向：右螺旋法则?P的单位矢量例P任意载流导线在点P处的磁感强度P磁感应强度叠加原理7.3.2毕奥—萨伐尔定律的应用举例例1载流长直导线的磁场.Ia解:Pl求距离载流直导线为a处，与导线两端点的夹角为，之P点的磁感应强度方向：如图所示讨论:（1）无限长直导线方向：右螺旋法则（2）半无限长直导线或方向：右螺旋法则（3）无限长载流长直导线的磁场IBIB×例2无限长载流平板的磁场PIabx求宽为a的薄金属板上均匀分布的电流强度为I，在板平

6、面内距板一边为b的P点的磁感应强度·解:方向：如图所示Px例3载流圆线圈的磁场RxO根据对称性方向满足右手定则PxI求轴线上一点P的磁感应强度解:载流圆线圈的圆心处(2)一段圆弧在圆心处产生的磁场I如果由N匝圆线圈组成右图中，求O点的磁感应强度I123解：RO例如讨论：(1)IIRO123S定义磁矩（3）例4载流螺线管轴线上的磁场PR(已知螺线管半径为R,单位长度上有n匝)l解：(1)无限长载流螺线管讨论(2)半无限长载流螺线管方向：平行轴线，与电流流向成右手螺旋方向7.3.3运动电荷的磁场P+qS电流元内总电荷数电荷密度一个电荷产生的磁场O+q例带电量为+q的粒

7、子，以角速度ω做半径为R的匀速圆周运动，求在圆心处产生的磁感应强度B。·解法一圆电流的磁场解法二运动电荷的磁场又∵r=R，v=Rω方向：垂直向外方向：垂直向外7.4磁通量磁场中的高斯定理7.4.1磁感应线切线方向——的方向；疏密程度——的大小。III⑴磁感应线的画法规定SNI⑵磁感应线的特征①无头无尾的闭合曲线②与电流相互套连，服从右手螺旋定则③磁力线不相交7.4.2磁通量磁场中的高斯定理磁场中某点处垂直B矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点B的大小磁通量：通过某曲面的磁感线数匀强磁场下，面S的磁通量为：一般情况物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故

8、磁场是无源