大学物理第十章(稳恒电流的词章)课件.ppt
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110-1电电流流的的磁磁场场战国:
“慈石召铁,或引之也”吕氏春秋公元十一世纪:
发现了地磁偏角1820年7月:
奥斯特实验电流周围有磁场ISN春秋:
鬼谷子记载司南第十章第十章稳稳恒恒电电流流的的磁磁场场2安培:
1820.9.18.圆电流对磁针的作用9.25.两平行直电流的相互作用II10.9.通电螺线管与磁棒的等效性IISN31822年年.安培分子电流假说安培分子电流假说外外磁磁场场中中无无外外磁磁场场1.磁现象的本质是电流磁现象的本质是电流2.磁极不能单独存在磁极不能单独存在4二、二、磁磁场场磁感应强度磁感应强度运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷磁场磁场1.磁场磁场:
存在于运动电荷周围的一种特殊物质磁场的物质性磁场的物质性:
I(或运动电荷)在磁场中移动,磁场作功对I(或运动电荷)有作用S+N电子束电子束磁悬浮核磁共振脑电图和脑磁图89Q电电场场磁磁场场IP.rdlI10三、毕三、毕萨萨拉定律拉定律(电流元在空间产生的磁场电流元在空间产生的磁场)方向:
I与B构成右手螺旋I
(2)萨伐尔:
载流园导线中心的磁场r
(1)毕奥:
无限长直载流导线周围的磁场方向:
I与B构成右手螺旋1.实验基础r112.拉普拉斯定律:
磁感强度叠加原理磁感强度叠加原理P*真空的磁导率真空的磁导率12四、毕四、毕萨萨拉定律的应用拉定律的应用1.载流直导线的磁场载流直导线的磁场.P*解解:
方向均沿z轴的负方向13P*
(1)无限长直导线)无限长直导线1=0,2=讨论讨论(33)场点在直电流或它的延长线上)场点在直电流或它的延长线上B=0
(2)半无限长直导线)半无限长直导线,1=/2,2=磁感应线磁感应线右手螺右手螺旋法则旋法则IB14根据对称性分析知,磁场仅有X分量2.载流圆线圈载流圆线圈(半径(半径R、通有电流通有电流I)轴线上的磁场轴线上的磁场pIX15讨论:
讨论:
1)2)一段圆弧一段圆弧R163)磁磁矩:
矩:
N:
线圈的匝数S:
电流所包围的面积ISIS当圆形电流的面积当圆形电流的面积S很小,或场点距圆电流很远时,很小,或场点距圆电流很远时,能把圆电流叫做能把圆电流叫做磁偶极子磁偶极子.磁偶极子173.载流直螺线管内部轴线上一点处的磁场载流直螺线管内部轴线上一点处的磁场设半径为R、通有电流I,单位长度有线圈n.+pR+*无限长的无限长的螺线管螺线管则:
(轴线上各点轴线上各点B值均相等)值均相等)18五、运动电荷的磁场五、运动电荷的磁场运动电荷的磁场运动电荷的磁场+毕毕萨拉萨拉定律定律S19例:
按照玻尔的氢原子模型,氢原子中的电子,以速度例:
按照玻尔的氢原子模型,氢原子中的电子,以速度v沿半径为沿半径为r绕原子核作圆周运动。
求在圆心处的磁感应强绕原子核作圆周运动。
求在圆心处的磁感应强度度B和它的轨道磁矩和它的轨道磁矩Pm。
解法一解法一:
运动电荷的磁场运动电荷的磁场eIOr20eIOr解法二解法二:
圆电流的磁场圆电流的磁场2110-2磁场的高斯定理规定规定:
曲线上每一点的:
曲线上每一点的切线方向切线方向就是该点的磁感强度就是该点的磁感强度B的方向的方向,曲线的,曲线的疏密程度疏密程度表示该点的磁感强度表示该点的磁感强度B的大小的大小.II特征特征:
1.磁感应线都是环绕电流的磁感应线都是环绕电流的无头无尾无头无尾的的闭合曲线闭合曲线2.磁感应线的磁感应线的环绕方向环绕方向与与电流电流服从服从右手螺旋右手螺旋法则法则一、一、磁感应线磁感应线22圆电流的磁力线圆电流的磁力线直线电流的磁力线直线电流的磁力线螺线管的磁力线螺线管的磁力线23二、磁通量二、磁通量:
通过某一曲面的磁感线数通过某一曲面的磁感线数.单位单位24有源场有源场保守场保守场电场电电力力线线有头有尾的不闭合曲线磁力磁力线线无头无尾的闭合曲线磁场=?
25通过闭合曲面的电通量三、磁场高斯定理三、磁场高斯定理由于由于B线闭合线闭合,所以对任意闭合曲面所以对任意闭合曲面物理意义物理意义:
通过任意闭合曲面的磁通量必等于零:
通过任意闭合曲面的磁通量必等于零(故磁场是故磁场是无源的无源的.)26例:
oR求:
1.BO=?
2.Pm=?
解:
1.rdr正确解:
正确解:
27电流产生磁场电流产生磁场毕毕萨萨拉定律拉定律运动电荷产生磁场运动电荷产生磁场B的环流的环流B的通量的通量安培环路定理安培环路定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理安德烈安德烈玛丽玛丽安培安培Andr-MarieAmpre1775183610-3安安培培环环路路定定理理29一、一、安培环路定理简单证明:
安培环路定理简单证明:
1.垂直于电流平面内环路.rBdlIPl30Bldl.dldlBl.Bl.+=讨论:
讨论:
2.任意环路IB1)若改变积分绕行方向若改变积分绕行方向.rBdlIdjPladl+()Bl.=dl312)电流在回路之外电流在回路之外3)回路内有多各电流)回路内有多各电流32二二、安培环路定理:
安培环路定理:
注意:
注意:
1)穿过回路L的电流方向与L的环绕方向服从右手关系的I为正,否则为负。
L33三、安培环路定理的应用举例三、安培环路定理的应用举例1.载流长直密绕螺线管(I,n)磁场+应用安培环路定理求B的条件:
对称性磁场对称性磁场磁场分布的对称性1.载流长直密绕螺线管(I,n)磁场+磁场分布的对称性34dab+c取闭合回路abcd且ab在轴线上35螺线管的磁力线螺线管的磁力线1、管磁场分布均匀2、管外无磁场分布长直螺线管的磁场长直螺线管的磁场362.载流螺绕环(I,N)的磁场对称性分析
(1)管内均匀磁场均匀磁场37电流沿轴向均匀分布在园柱截面上3.无限长载流圆柱体的磁场
(2)管外对称性分析.38的方向与的方向与成右螺旋成右螺旋394.无限大载流簿平板的磁场对称性分析电流沿轴向均匀分布在平板的横截面上aypADCB解:
取ABCD环路y0L与与I的方向成左手关系,的方向成左手关系,I07.安培环路定律电流正安培环路定律电流正负和回路绕向的关系。
负和回路绕向的关系。
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