磁場強畢奧薩伐爾定律及運動電荷產(chǎn)生磁場PPT課件

1、11.磁鐵及其特性天然磁鐵-磁鐵礦（Fe3O4）人造磁鐵：NSSN特性：1）能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)-這種性質(zhì)叫磁性。2）具有兩極且同性相斥，異性相吸。3)目前還無法獲得磁單極。2.電流的磁效應(yīng)、磁性的起源INS1）磁鐵與電流的相互作用；2）電流與電流的相互作用；NSNSFI第1頁/共21頁2 電流周圍具有磁性，電流與磁鐵、電流與電流之間都有具有相互作用，一個載流線圈的行為與磁鐵的行為一樣。并且電流與電流之間以及電流與磁鐵之間的相互作用與磁鐵和磁鐵之間的相互作用具有相同的性質(zhì)。結(jié)論：安培假說：（1822年）一切磁現(xiàn)象都起源于電流。i-+vSNNS總結(jié)：一切磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運動電荷（即電流）之間

2、的相互作用。磁場力是電荷之間的另一種力。電與磁之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。 磁鐵的磁性是由于其中存在著微小的環(huán)形分子電流，分子電流相當(dāng)于一個基元磁鐵都要產(chǎn)生磁效應(yīng)。 整個物體的磁效應(yīng)就是所有分子電流對外界磁效應(yīng)的總和。磁性物質(zhì)的本質(zhì)在于其分子電流的有序排列 。第2頁/共21頁3磁鐵和運動電荷（電流）會在周圍空間激發(fā)場-磁場注意：無論電荷是運動還是靜止，它們之間都存在著庫侖相互作用，但只有運動著的電荷才存在著磁相互作用。磁場的基本性質(zhì)：對運動電荷（電流）有力的作用。1）磁場對磁鐵、對電流、對運動電荷均有磁作用力；2）載流導(dǎo)體在磁場中移動時，磁場的作用力對它作功。磁場是一種物質(zhì)，恒定磁場在空間的分布不隨

3、時間變化的磁場。 磁鐵與磁鐵，磁鐵與電流，電流與電流之間都是通過磁場相互作用的。磁場是一種客觀存在，是物質(zhì)存在的一種形式。其物質(zhì)性體現(xiàn)在：第3頁/共21頁4 當(dāng)運動電荷速度與磁場方向垂直時受到洛倫茲力 fL 最大。 當(dāng)電荷運動速度與磁場方向一致時電荷受力為 0 。 當(dāng)把運動電荷放在磁場中后，它會受到一種與其速度有關(guān)的力，這個力稱為洛侖茲力。描述磁場性質(zhì)的基本物理量。1.磁感應(yīng)強度的定義vBqLfvBq定義：磁感應(yīng)強度大小：電荷運動速度電荷電量侖茲力運動電荷受到的最大洛B第4頁/共21頁5單位:特斯拉（T）。方向:小磁針在該點平衡時， N 極的指向。qvfBLmaxB注意： 的大小和方向是分別定

4、義的；研究一段電流元產(chǎn)生磁感應(yīng)強度的規(guī)律。lIdPrlId表述：電流元 在空間 點產(chǎn)生的磁場 為：PBd304rrlIdBdlId電流元 ：Idl方向：線元上通過的電流的方向。大?。旱?頁/共21頁6)/(1041272ANcoo304rrlIdBd真空中的磁導(dǎo)率r的方向：從電流元所在位置指向場點P。LoLrrlIdBdB24一段載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場：Bd 的方向垂直于 和 所形成的平面。lIdr 的方向。rlId大?。?0sin4rIdldB方向：lIdr rlIdPrBd為 與 之間的夾角。lIdrBd第6頁/共21頁730 4rrlIdBd4.求 B 的分量 Bx 、By 、Bz ;222

5、zyxBBBB求總場。5.由3. 確定電流元的磁場2.分割電流元;1.建立坐標(biāo)系;計算一段載流導(dǎo)體的磁場2.應(yīng)用畢薩定律解題的方法,xxdBB,yydBBzzdBB,kBjBiBBzyx222zyxBBBB直角坐標(biāo)系：LoLrrlIdBdB24第7頁/共21頁8例1:一段有限長載流直導(dǎo)線,通有電流為 I ,求距 a 處的 P 點磁感應(yīng)強度。解:20sin4rIdldB)ctg( alr rBdaxolllIdP21ctgadadl2csccscar2220cscsincsc 4adIadBdaIsin4 0dBBdaIsin4021210coscos4 aI分割電流元第8頁/共21頁9210c

6、oscos4aIB討論:1.無限長載流直導(dǎo)線的磁場： , 01; 2aIB202.半無限長載流直導(dǎo)線的磁場：,21aIB40IaP; 2r rBdaxolllIdP21IaP,1;2) 1(cos40aIB3.半無限長載流直導(dǎo)線的磁場：第9頁/共21頁10例2：一正方形載流線圈邊長為 b,通有電流為 I，求正方形中心的磁感應(yīng)強度 B。Iob解：o 點的 B 是由四條載流邊分別產(chǎn)生的，它們大小、方向相同，B= B1+ B2+ B3+ B4= 4B1B B21 ,41 43243cos4cos2/440bIBbI0224.載流導(dǎo)線延長線上任一點的磁場0BIaP,/ rlId0rlId第10頁/共2

7、1頁11I 分割電流元為無限多寬為 dx的無限長載流直導(dǎo)線；解：以 P 點為坐標(biāo)原點，向右為坐標(biāo)正向；電流元電流aPbdxoxxdxaIdIdI例3：一寬為 a 無限長載流平面，通有電流 I , 求距平面左側(cè)為 b 與電流共面的 P 點磁感應(yīng)強度 B 的大小。xdIdB20axIdx20dBBbabaxIdx20bbaaIln20第11頁/共21頁12例4：一載流圓環(huán)半徑為R 通有電流為 I，求圓環(huán)軸線上一點的磁感應(yīng)強度 B。解：將圓環(huán)分割為無限多個電流元； 電流元在軸線上產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度 dB 為：rIoxRxPBd,4sin20rIdldB2在 x 軸下方找出 dl 關(guān)于 x 軸對稱的一個

8、電流元 Idl， 由對稱性可知，dl 和 dl 在 P 點產(chǎn)生的 dB 在 x 方向大小相等方向相同，垂直x方向大小相等方向相反，相互抵消。dBxdBdBxdBBdlId , 0B22BBBxxBlId第12頁/共21頁13dlrRrIR20204rRsinRdlrIR20304xdBBRrIR24303202rIR2/322202RxIR2/322202RxIRBxdBBsindB討論:載流圓環(huán)環(huán)心處x = 0;RIBo20有： IoRB BrIoxRxPBddBxdBdBxdBBdlId lId第13頁/共21頁1423222)(2lxRdlInRdBo 長度為 內(nèi)的各匝圓線圈的總效果，是

9、一匝圓電流線圈的 倍。dlndl例5：求半徑為 ，總長度 ，單位長度上的匝數(shù)為 的螺線管在其軸線上一點的磁場？RLn選坐標(biāo)如圖示lxoIdlR Bd解：將螺線管分割成許多圓線圈。統(tǒng)一變量：RctglxdRdl2sinRlxRR323222sin)(21P第14頁/共21頁152123222)(2LLolxRdlInRB21plxRoIdl B21sin2dnIo)cos(cos221nIo 載流螺旋管在其軸上的磁場，磁場方向與電流滿足右手螺旋法則。21, 0nIBo在管端口處，磁場等于中心處的一半。2/, 021BII討論:2nIBo1.無限長：2.管端口處：第15頁/共21頁16例6：兩個相

10、同及共軸的圓線圈，半徑為0.1m，每一線圈有20匝，它們之間的距離為0.1m，通過兩線圈的電流為0.5A，求每一線圈中心處的磁感應(yīng)強度： (1) 兩線圈中的電流方向相同，(2) 兩線圈中的電流方向相反。1O2OxR解：任一線圈中心處的磁感應(yīng)強度為：21BBBRNIB2012322202)(2xRRNIB(1)電流方向相同：21BBB)(1 2232230 xRRRNIT1051. 85(2)電流方向相反：21BBB)(1 2232230 xRRRNIT1006. 45第16頁/共21頁17例7：一根無限長導(dǎo)線通有電流I，中部彎成圓弧形，如圖所示。求圓心o點的磁感應(yīng)強度B。RoIIabcd012

11、0解：直線段ab在o點產(chǎn)生的磁場：030)30cos0(cos30sin400001RIB)231 (20RI向里cd段：)180cos150(cos30sin400003RIB)231 (20RIRIRIBcb6312002產(chǎn)生的磁場圓弧向里321BBBBRIRI6)231 (00第17頁/共21頁18例8：計算組合載流導(dǎo)體在 o 點的磁感應(yīng)強度。解：o 點 B 由三段載流導(dǎo)體產(chǎn)生。cdbcaboBBBB規(guī)定向里為正向，bcaboBBBRIRI44001140RIRabcd 考慮一段導(dǎo)體，其截面積為S，其中自由電荷的密度為n，載流子帶正電q，以同一平均速度 運動。vvvIS+tqINqnqvSVqn第18頁/共21頁19 電流元產(chǎn)生的磁場相當(dāng)于電流元內(nèi) dN 個運動電荷產(chǎn)生的磁場。一個運動電荷產(chǎn)生的磁場為：30 4rrl dIBddNBdBdN = ndV體= nSdlSdNlId在該導(dǎo)體上選取一個電流元 ，它產(chǎn)生的磁場為：lIdPrBd而電荷元內(nèi)電荷的數(shù)目為：30 4rdlrvdlq30 4rdNrl dI30 4rdlnSrl dvSnq30 4rrvq30 4rrvqB運動電荷的磁場公式：第19頁/共21頁20例9：氫原