最新大学物理第10章-稳恒磁场..课件PPT.ppt

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1、大学物理第10章-稳恒磁场..相对于观察者运动的电荷周围，不仅存在电场，而且还存在磁场.磁场的性质用磁感应强度这一物理量来描述.磁感应强度通常随时间而改变.若磁感应强度不随时间而改变，则称为稳恒磁场.2§10.1　电流　电流密度带电粒子的定向运动形成电流。一、电流强度单位时间内通过某截面的电量。大小：单位：安培（A）方向：规定为正电荷运动方向。二、电流密度描述导体内各点的电流分布情况电阻法探矿3运动电荷磁场对运动电荷有磁力作用磁场二、磁感应强度大小:定义方法有:电流元、运动电荷、磁矩磁场对运动电荷有磁力作用，该磁力与电荷的电量、速度的大小

2、及方向都有关.方向:小磁针在该点的N极指向单位:T(特斯拉)1T＝104G(高斯)7三、磁场中的高斯定理1.磁感应线(磁力线)磁力线切线方向为该点磁场方向。定量地描述磁场强弱,B大小定义为：实验中电流磁力线：8I直线电流磁力线I圆电流磁力线I通电螺线管磁力线(1)磁感应线都是环绕电流的闭合曲线，磁场是涡旋场。(2)任意两条磁感应线在空间不相交。(3)磁感应线方向与电流方向遵守右螺旋法则92.磁通量穿过磁场中任一曲面的磁感应线条数，称为该曲面的磁通量，用符号Φm表示。S3.磁场中的高斯定理穿过任意闭合曲面的磁通量为零(1)磁力线是无头无尾的

3、闭合曲线，(2)磁场是无源场(无磁单极存在)10*利用矢量分析中的奥——高定理磁感应强度的散度高斯定理的微分形式11§10.3　毕奥萨伐尔定律及其应用一、稳恒电流的磁场1.电流元IpdB的方向毕奥---萨伐尔定律122.对一段载流导线若=0或，则dB=0，即电流元不在自身方向上激发磁场。若=/2，则dB最大(其它因素不变下)13二、运动电荷的磁场在非相对论条件下的电场与磁场电流的微观形式I若载流子的数密度为n，电量为q，运动速度为u，则dt时间内通过s截面的电量14电流元Idl中载流子(运动电荷)有dN个毕奥－沙伐尔定律的微观形式

4、qpp15磁矩:Ipmn为线圈平面的法向单位矢量，其方向与电流的环绕方向构成右手螺旋三、载流线圈的磁矩16四、毕奥－萨伐尔定律的应用1.载流直导线的磁场xyz0已知：真空中I、1、2、a取电流元Idl,如图P所有电流元在P点产生的磁感应强度的方向相同设0P=a,则:17关于角的有关规定以OP为起始线,角增加的方向与电流方向相同，则为正，反之，则为负。p0p0p018无限长电流的磁场半无限长电流的磁场直导线延长线上电流的磁场192.圆形电流轴线上的磁场xR0yzxP已知:R、I，求轴线上P点的磁感应强度。建立坐标,如图任取电流元

5、大小方向20轴线上任一点P的磁场方向：右手螺旋法则圆电流中心的磁场0⊕1/n圆电流的中心的磁场21例:如图，求圆心O点的OI22例:相距d＝40cm的两根平行长直导线1,2放在真空中，每根导线载有电流I1=I2=20A，如图所示.求：(1)两导线所在平面内与该两导线等距的点A处的磁感应强度；(2)通过图中矩形面积的磁通量(r1=r3=10cm，r2=20cm，l=25cm).dlAr1r2r3I1I1rdr解:(1)I1、I2在A点的磁场方向(2)如图取微元23方向24例:氢原子中电子绕核作圆周运动已知求:轨道中心处电子的磁矩解:又方向方

6、向25例:均匀带电圆环qR已知：q、R、圆环绕轴线匀速旋转。求圆心处的解：带电体转动，形成运流电流。26例:均匀带电圆盘已知：q、R、圆盘绕轴线匀速旋转。解：如图取半径为r,宽为dr的环带。qRr求圆心处的及圆盘的磁矩元电流其中27qRr线圈磁矩如图取微元方向：28§10.4　安培环路定理一、安培环路定理在静电场中在稳恒磁场中IL1.任意积分回路292.积分回路不环绕电流AB303.积分回路环绕多个载流导线I4I5I1I2I3若电流流向与积分环路构成右手螺旋，I取正值；反之，I取负值.31在真空中的稳恒磁场中，磁感应强度B沿任意闭合曲线

7、的积分(环流)，等于该闭合曲线所环绕的电流的代数和的0倍.称为磁场中的安培环路定理说明：(1)B是dl处的总磁场(2)只适用于稳恒电流(闭合或延伸到∞)I1>0I2<0LS(3)右螺旋关系确定I内i的有正、负；(4)说明磁场是非保守场，有旋场。32*稳恒磁场的安培环路定理的微分形式由斯托克斯公式及得磁场是有旋场，磁感应线是环绕电流的闭合回线，磁场力是非保守力.33二、安培环流定理的应用求磁感应强度1.分析磁场分布的对称性或均匀性。2.选择一个合适的积分回路3.再由求得B341.无限长圆柱载流导体的磁场分布圆柱体半径R，电流为II分析对称

8、性电流分布——轴对称P0prds1ds1磁场分布——轴对称35B的计算取同轴圆周为积分回路IPr>Rr