大學(xué)物理 大物下冊(cè)課件2016版 第10章 穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng) 磁場(chǎng)1

1、上海磁懸浮列車,磁場(chǎng)(1),主要內(nèi)容：,磁感應(yīng)強(qiáng)度,畢奧 薩伐爾定律,運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng), 永磁體具有磁性，能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)。, 永磁體具有磁極，分磁北極 N 和磁南極 S 。, 磁極之間存在相互作用， 同性相斥，異性相吸。, 磁極不能單獨(dú)存在。,10.1 磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度,（1）基本磁現(xiàn)象,永磁體的性質(zhì),10.1.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度,奧斯特實(shí)驗(yàn)（1819年）,在載流導(dǎo)線附近的小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),1820年安培的發(fā)現(xiàn),放在磁體附近的載流導(dǎo)線或線圈會(huì)受到力的作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。,電流與電流之間存在相互作用,磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用,結(jié)論：磁現(xiàn)象與電荷的運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系。運(yùn)動(dòng)電荷既能產(chǎn)生磁效應(yīng)，也受到磁力的

2、作用。,（2）磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度,定義空間某點(diǎn)的 ，引入運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷q以速度 沿不同方向經(jīng)過(guò)該點(diǎn)，測(cè)出其受到的磁力 。, 組成的平面 大小正比于v、q 、sin q沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)=0 q垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn) = Fmax,實(shí)驗(yàn)結(jié)果:,磁場(chǎng)的對(duì)外表現(xiàn)： 對(duì)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電荷和電流有作用力。 對(duì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的載流導(dǎo)線作功。,結(jié)論： 場(chǎng)中同一點(diǎn)，F(xiàn)max/(q0v) 有確定值。 場(chǎng)中不同點(diǎn)， Fmax/(q0v) 量值不同。,在垂直磁場(chǎng)方向改變速率v，改變點(diǎn)電荷電量q0,定義磁感強(qiáng)度 ：,單位: 特斯拉(T),的方向也可用置于該點(diǎn)的小磁針，其磁北極N 的指向即為該處磁感應(yīng)強(qiáng)度 的方向。,10.1.2 畢

3、奧-薩伐爾定律,（1）電流元,導(dǎo)線中任取一線元 ,其中的電流為I , 則 稱為電流元,大小: Idl,方向: dl中電流的方向.,是矢量:,（2）畢奧薩伐爾定律,電流元 在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,式中 是 與 的夾角,為真空磁導(dǎo)率,任意載流導(dǎo)線在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng),的方向垂直 與 構(gòu)成的平面,指向由右手螺旋確定,實(shí)際中建立坐標(biāo), 把 分解為 和,10.1.3 畢薩定律的應(yīng)用,（1）一段直線電流的磁場(chǎng),在 處取電流元 , 它在P點(diǎn)產(chǎn)生的 大小為,式中 都是變量, 統(tǒng)一用 表示,因各電流元在P點(diǎn)的 方向均相同,代入并整理得:, 導(dǎo)線無(wú)限長(zhǎng), 導(dǎo)線半無(wú)限長(zhǎng), P點(diǎn)在導(dǎo)線延長(zhǎng)線上,討論,（2）圓電流的

4、磁場(chǎng),圓環(huán)半徑為R，通電流I, 計(jì)算圓環(huán)軸線上P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。,方向如圖所示,圓環(huán)上任取電流元 , 它在P點(diǎn)產(chǎn)生的 的大小為,由對(duì)稱性,因各電流元在P點(diǎn)的 方向不同，,求得：, 圓心處：x = 0, x R,討論, 一段半徑為R通電流為I的圓弧形電流在圓心處的磁場(chǎng),例1.兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線沿半徑方向引到鐵環(huán)上的A、B兩點(diǎn)，并與很遠(yuǎn)處的電源相連，如圖所示。求環(huán)中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。,則電流I1和I2的關(guān)系為,I1和I2對(duì)o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B1和B2分別為,設(shè)o點(diǎn)左右兩段圓弧形電流對(duì)o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B1和B2，導(dǎo)線長(zhǎng)度分別為 和 ,圓環(huán)導(dǎo)線截面積為S ,電阻率為 ,解:,圓心o處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為,的方向垂直紙面向里,的方向垂直紙面向外,注意,此結(jié)果與A、B兩點(diǎn)的位置即與l1、l2的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。,* 10.1.4 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng),電流是電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的，因此電流的磁場(chǎng)