磁场与电磁感应ppt课件.ppt

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1、第七章磁场与电磁感应磁场磁感应强度磁场对运动电荷的作用力磁场对载流导线的作用物质的磁性电磁感应电磁场理论磁场一.磁场(magneticfield)磁铁电流(或运动电荷)磁铁电流(或运动电荷)§7-1磁场磁感应强度1.对于定点P,存在着一个特殊的方向(小磁针置于该点处,其N极的指向),当q沿此特定方向(或其反方向)运动时,所受磁场力为零.二.磁感应强度(magneticinduction)带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关:xyz+vvvvF=02.在定点P,当电荷q以不同于上述特定方向的速度v通过该点时,它所受的磁场力方向总是

2、垂直于v与该特定方向所组成的平面.3.当电荷速度v的方向与上述特定方向垂直时,作用于电荷q的磁场力F的值最大,且与乘积qv成正比.大小与q,v无关其方向为右手四指弯曲,拇指伸直;四指由Fm的方向,沿小于的角度弯向速度v的方向;此时拇指的指向即为磁感应强度B的方向.当正电荷垂直于特定直线运动时,受力Fm其大小为磁感应强度的定义:单位:特斯拉(T)磁场叠加原理:1T=1NA-1m-1三.毕奥—萨伐尔定律(电流元在空间产生磁场)真空磁导率任意电流在P点处激发的磁感应强度例1直线电流的磁场.真空中有一直导线CD,长度为L,通有电流I,

3、试求此直线电流在其周围任意一点P处的磁感应强度B.设P点到导线的距离为r.解:直导线上各电流元Idl在P点产生的磁感应强度dB方向均沿负x轴方向,所以合磁感应强度B的方向也沿负x轴方向.yIPCDxzdzz12yIPCDxzdzz12对于无限长直电流IBXIBX1=0,2=例2圆电流的磁场.真空中有一圆形载流导线,半径为R,电流为I,求该圆形导线轴线上的磁场分布.解B的方向根据对称性分析,所有电流元在P点产生的磁感应强度矢量和只保留了平行于轴线x方向的分量,即合磁场沿x轴正向IpxxRprIpxxRpr1)若线圈有N

4、匝,2)当x=0时,四.磁感线磁通量磁感线的定义(1)曲线上每一点的切线方向表示该点磁感应强度B的方向.(2)通过磁场中某点垂直于B矢量的单位面积上的磁感线数目(磁感线密度)等于该点B的大小.性质(1)磁感线不会相交.(2)磁感线都是围绕电流的闭合曲线(或两头伸向无穷远).(3)曲线的疏密程度表示该点的磁感强度B的大小.q磁通量(magneticflux)的定义通过磁场中某一曲面的磁感线的条数叫做通过此曲面的磁通量m单位：韦伯(Wb)通过磁场中任意闭合曲面的磁通量恒等于零(磁场是无源的.)磁场高斯定理五.安培环路定理载流长直导线的磁

5、感强度为(1)闭合环路L包围电流I若I反向,则相应的B也反向,则rL与I成右螺旋LId(2)闭合环路L不包围电流I(3)真空中同时有多电流的情况Id安培环路定理(Amperecircuitaltheorem)在真空稳恒磁场中,磁感应强度B沿任意闭合环路L的线积分(即环路积分)等于穿过以闭合环路L为周界的任意曲面的所有电流强度代数和的0倍(磁场是有旋的)1.电流I正负的规定:I与L右螺旋时,I为正;反之I为负.如图示情况2.安培环路定理表达式中右边的仅是闭合环路L包围的电流的代数和,而左边的B是空间中所有电流产生的磁感应强度的矢量

6、和,当然也包括那些不被L所包围的电流产生的磁场.3.安培环路定理只适用于闭合的、稳恒电流的磁场,不适用于一段稳恒电流的磁场和变化电流的磁场.例3长直载流螺线管内的磁场.设螺线管线圈均匀密绕,单位长度线圈的匝数为n,管长为L,半径为R,且L>>R.解因线圈均匀密绕,且L>>R,所以螺线管内中间部分的磁场可视为均匀磁场,方向与管轴平行,管外磁场很弱,可视为零.++++++++++++ABDCp.a选取过p点的矩形曲线ABCDA作为闭合环路L.无限长载流螺线管内部磁场处处相等,外部磁场为零.例4载流螺线环的磁场.均匀密绕的螺线环线圈总匝数为

7、N,电流为I.解由于对称性,均匀密绕的环外磁场近似为零,环内磁感线为一系列与圆环同心的圆,圆平面与圆环的轴线相垂直,圆平面与圆环轴线的交点即为圆心,同一圆上各点B的大小相同.选取过P点、半径为r的圆形磁感线作为闭合环路L,环路上各点B的大小相同,方向都与dl平行.螺线环内r不同处B也不同,若螺线环很细,平均半径R远大于环上线圈的半径时,环内各点的磁感应强度的大小相等.一.磁场对运动电荷的作用力—洛仑兹力(Lorentzforce)电量q是可正、可负的代数量.洛仑兹力对运动电荷不做功.洛仑兹力只改变运动电荷的速度方向,不改变其速度的大小

8、；只改变其动量,不改变其动能.运动电荷在电场和磁场中受的力§7-2磁场对运动电荷的作用力二.霍尔效应(Halleffect)I++++++-----AAI++++++-----AA当电场力与洛仑兹力相平衡时,导体板两