穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒磁場(chǎng)詳解演示文稿

1、穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒磁場(chǎng)詳解演示文稿第一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。（優(yōu)選）穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒磁場(chǎng)第二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第一節(jié) 電流電流密度矢量第二節(jié) 歐姆定律及其微分形式第三節(jié) 電流的功和電功率第四節(jié) 電源電動(dòng)勢(shì)第五節(jié) 閉合電路和一段含源電路的歐姆定律第六節(jié) 電子逸出功溫差電現(xiàn)象第七節(jié) 電子逸出功溫差電現(xiàn)象第三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第一節(jié)電流 電流密度矢量第四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。一、電流1.電流導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，E內(nèi)=0，若電荷在電場(chǎng)作用下發(fā)生宏觀定向移動(dòng)。電荷的宏觀定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流產(chǎn)生條件有可移動(dòng)的自由電荷有電場(chǎng)力的作用第五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.電流的分類.傳導(dǎo)電流.運(yùn)流電流金屬為第一類導(dǎo)體，

2、自由電子為載流子。電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽）為第二類導(dǎo)體，正負(fù)離子導(dǎo)電。 電子、離子宏觀帶電體運(yùn)動(dòng)所形成電流，如氣體放電，帶電圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。第六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。二、電流強(qiáng)度描寫電流強(qiáng)弱的物理量。定義單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)導(dǎo)體截面的電量。恒定電流單位：安培，A第七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。三、電流密度矢量 描寫電流分布的物理量。1.定義：垂直穿過(guò)單位面積的電流。導(dǎo)體內(nèi)取一面元dS方向：為該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。第八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.注意幾點(diǎn). j 是矢量，方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)同向。. I 只描寫電流通過(guò)某一截面的整體情況，j 是描寫導(dǎo)體內(nèi)電流分布情況的。四、電流線 形象地描繪電流的分布而引入的一組空間曲線。1.方向：

3、電流線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的 j 的方向。第九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.大小：垂直通過(guò)單位面積電流線的根數(shù)。第十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。五、電流連續(xù)原理 作閉合面,設(shè)有電流線穿出面外，則面內(nèi)電荷減少。1.電流連續(xù)性原理 單位時(shí)間通過(guò)閉合面向外流出的電荷，等于此時(shí)間內(nèi)閉合電荷的減少量。第十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.注意幾點(diǎn).“-”表示電流線流出，面內(nèi)電荷減少。.對(duì)于恒定電流流入流出閉合曲面電流相同，面內(nèi)無(wú)電荷堆積和減少。但不意味電荷不動(dòng)。為閉合面內(nèi)的電荷隨時(shí)間變化率。第十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。六、電流的微觀表示 1.定向漂移速度v電子除熱運(yùn)動(dòng)外，在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)。 v 為自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速度平

4、均值為漂移速度。 選取一段橫截面為 S 長(zhǎng)為 v 的導(dǎo)體，導(dǎo)體內(nèi)電子數(shù)密度為 n 。2.電流的微觀表示第十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。則該體積內(nèi)電子在 1 秒內(nèi)全部穿過(guò)橫截面 S ；則該體積內(nèi)的電荷量為電流強(qiáng)度。矢量式第十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。“”表示 j 與電子運(yùn)動(dòng)速度的v 方向相反。例：設(shè)銅導(dǎo)線中 j = 2.44 A/mm2，銅的自由電子數(shù)密度 n = 8.41028 m-3，求：定向漂移速度 v 。解：第十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。明確：電場(chǎng)是以光速建立的，而電子在導(dǎo)體中定向漂移速度為 v 。第十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第二節(jié)歐姆定律及其微分形式第十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。一、歐姆定律 通過(guò)導(dǎo)體的電

5、流與導(dǎo)體的端電壓成正比，與電阻成反比。二、電阻、電阻定律1.電阻 R單位：歐姆，2.電導(dǎo) G單位：西門子，s第十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。3.電阻定律 為導(dǎo)體的電阻率。單位：歐姆米， m電導(dǎo)率：?jiǎn)挝唬何鏖T子米-1， s m -14.導(dǎo)體電阻率隨溫度變化的關(guān)系溫度系數(shù)單位：C-1第十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。當(dāng)溫度降到絕對(duì)零度很低時(shí)，某些金屬、合金以及化合物的電阻率會(huì)突然降到很小，這種現(xiàn)象稱作超導(dǎo)電現(xiàn)象。在這特定的溫度下從正常態(tài)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)，這溫度叫做轉(zhuǎn)變溫度或居里點(diǎn)。RTK0.080.16240He具有超導(dǎo)電性的物體稱為超導(dǎo)體（superconductor )如He在4K以下電阻變?yōu)榱?。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)

6、28種金屬元素（地球的常態(tài)下）以及合金和化合物具有超導(dǎo)電性。還有一些元素只高壓下具有超導(dǎo)電性。提高超導(dǎo)臨界溫度是推廣應(yīng)用的重要關(guān)鍵之一。超導(dǎo)的特性及應(yīng)用有著廣闊的前景。第二十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。三、不規(guī)則導(dǎo)體電阻的計(jì)算例1：錐臺(tái)形導(dǎo)體兩截面半徑分別為r1、r2，長(zhǎng)為 l，電阻率 。求：電阻 R。第二十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。解：分割導(dǎo)體元dl電阻第二十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。如果 R1=R2第二十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例題2：同軸電纜的漏電阻。第二十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。四、歐姆定律的微分形式1.積分形式積分關(guān)系2.微分形式導(dǎo)體中取一導(dǎo)體元第二十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。設(shè) j 與 dS 垂直由第二十

7、六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。歐姆定律的微分形式 導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的電流密度 j，與電場(chǎng)強(qiáng)度 E 成正比，方向相同。對(duì)非恒定電流也適用。3.注意幾點(diǎn).由于導(dǎo)體中電流是由電場(chǎng)作用而引起的。電流密度和導(dǎo)體材料的性質(zhì)有關(guān)，與導(dǎo)體的大小無(wú)關(guān)。 j 與 E 的分布是相同的。. 越大，j 越小。第二十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第三節(jié)電流的功 和電功率第二十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。一、電流的功1.電場(chǎng)的功2.電流的功單位：焦耳，J。3.注意幾點(diǎn).對(duì)線性和非線性電路都適用。只適用于線性電路。因?yàn)闊峁Χx為t時(shí)間消耗于電阻的熱，它是當(dāng)電流通過(guò)電阻時(shí)，由于電子與晶格碰撞使離子振動(dòng)加劇而溫度升高而發(fā)的熱。當(dāng)電路中只有電阻元件時(shí)，消耗

8、的電能全部轉(zhuǎn)換為熱能。熱功=電功。第二十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。.非電阻性電路，電能可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等，并不全部變成熱能。熱功當(dāng)量所以，只有純阻電路，電流的功才全部轉(zhuǎn)變成熱量。即熱量第三十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例：直流電機(jī)內(nèi) 2 ，工作 220V，電流 4A。.電動(dòng)機(jī)的熱功率。求：.電流的功率；解：.第三十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。四、焦耳定律的微分形式1.熱功率密度w ：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)發(fā)熱功率。取圓柱體元，在截面上電流視為均勻分布。第三十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。由歐姆定律微分形式焦耳定律的微分形式 導(dǎo)體內(nèi)單位體積內(nèi)發(fā)熱量與該處的場(chǎng)強(qiáng)的平方成正比。第三十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第四節(jié)電源電動(dòng)勢(shì)第三十四頁(yè)

9、，共一百四十八頁(yè)。一、電源1.電源 將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。電源負(fù)載Ek2.電動(dòng)勢(shì) 描寫電源將其它形式能量轉(zhuǎn)變成電能的能力。 越大表示電源將其它形式能量轉(zhuǎn)換為電能的本領(lǐng)越大。其大小與電源結(jié)構(gòu)有關(guān)，與外電路無(wú)關(guān)。水池泵第三十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第三十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。二、電動(dòng)勢(shì) 在電源內(nèi)部存在一非靜電力，該非靜電力將正電荷從電勢(shì)低的電源負(fù)極移動(dòng)到電勢(shì)高的正極，與靜電力相反。因此在電源內(nèi)部存在一非靜電場(chǎng) Ek 。1.電源電動(dòng)勢(shì)定義非靜電力非靜電力的功電源負(fù)載Ek第三十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 非靜電場(chǎng)在電源內(nèi)部從負(fù)極到正極移動(dòng)單位正電荷所作的功。單位正電荷作功或但電源外部 Ek=0。

10、第三十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.注意幾點(diǎn).靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)，非靜電場(chǎng)是非保守場(chǎng)，.電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，電池是將化學(xué)能電能.電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量。單位：伏特，V符號(hào)：電動(dòng)勢(shì)方向從電源負(fù)極指向正極。第三十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第五節(jié)閉合電路和 一段含源電路的歐姆定律第四十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。一、電路的歐姆定律1.放電電源電源的功閉合電路歐姆定律路端電壓第四十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.討論.對(duì)一個(gè)電源、r是常數(shù)，（但時(shí)間長(zhǎng)了、r 也要變化）。Uab隨負(fù)載變化而變化。.當(dāng)開路，.當(dāng)短路，第四十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。.輸出最大功率.輸出功率與外阻關(guān)系時(shí)第四十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。內(nèi)阻與外阻相同時(shí)電源有最大輸出

11、功率。.搞清幾個(gè)功率電源功率電源輸出功率熱功率負(fù)載功率是負(fù)載兩端的電勢(shì)差第四十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.電池充電充電：在電源內(nèi)部電流方向與 E 的方向一致，與 Ek 方向相反。特點(diǎn)：路端電壓電動(dòng)勢(shì) 1電流計(jì)算:第四十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。發(fā)電機(jī)總功率發(fā)電機(jī)輸出功率輸給電池1的功率化學(xué)能功率充電電池發(fā)熱3.電池組的串聯(lián)并聯(lián)電池組串聯(lián) 、r 聯(lián)相加。第四十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 n 個(gè)相同電池并聯(lián) 不變、r并聯(lián)。第四十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。4.電池的種類 電池的種類很多，如干電池、迭層電池、鉛蓄電池、扭扣電池、鎳鎘電池、水銀電池、鋰電池、太陽(yáng)能電池等。第四十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例：已知求：.Ua

12、b。.電阻 R 上的熱功率。. Ucd。.電池 1 消耗的化學(xué)能，及輸出的有效功率。.輸入 2 功率，及轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的功率。第四十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。解：.第五十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。1 有效輸出功率. 1 化學(xué)能功率轉(zhuǎn)變成2化學(xué)能的功率.輸入 2 功率第五十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。.電阻 R 上的熱功率第五十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。二、一段含源電路的歐姆定律繞行方向1.對(duì)壓降電阻規(guī)定（可先任選繞行方向）如果電路中的繞行方向沿著電流方向?yàn)殡妱?shì)降方向，為+IR。 在電路中某一段含有電源，用電勢(shì)降方法計(jì)算第五十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。對(duì)電源壓降規(guī)定如果電路中的繞行方向與電動(dòng)勢(shì)方向一致，為 - 。如果電路

13、中的繞行方向與電動(dòng)勢(shì)方向相反，為 + 。如果電路中的繞行方向逆著電流方向?yàn)殡妱?shì)降方向，為-IR。繞行方向第五十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。右圖中繞行方向例：已知求：第五十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第五十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。因?yàn)?, 通過(guò)節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和為零。1、基爾霍夫第一定律：也稱為節(jié)點(diǎn)電流定律三、 基爾霍夫方程定律支路 branch 把任意一條電源和電阻串聯(lián)的電路叫做支路回路 loop 把 n條支路構(gòu)成的通路叫做回路節(jié)點(diǎn) node 三條或更多條支路的匯集點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)。所以 第五十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2、基爾霍夫第二定律：也稱為回路電壓定律。計(jì)算結(jié)果電流為正值，說(shuō)明實(shí)際電流方向與圖中所設(shè)相同。若電流

14、為負(fù)值。表明實(shí)際電流方向與圖中所設(shè)相反。三條支路兩個(gè)節(jié)點(diǎn)任一回路電壓降的代數(shù)和為零。若要回路電壓是獨(dú)立的，則該回路至少要包括一個(gè)其它回路未選過(guò)的元件。若有 個(gè)節(jié)點(diǎn)，則有 個(gè)電流方程是獨(dú)立的。第五十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。計(jì)算結(jié)果電流為正值，說(shuō)明實(shí)際電流方向與圖中所設(shè)相同。若電流為負(fù)值，表明實(shí)際電流方向與圖中所設(shè)相反。例：雙電源供電電路基爾霍夫第二方程組第一方程組常系數(shù)線性方程組可解繞行方向第五十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例試推證如圖所示的傳感器技術(shù)常用的電橋檢測(cè)電路中，橋路的輸出電壓USC與橋臂參數(shù)的關(guān)系為式中A為由各橋臂電阻和電源電壓E決定的常數(shù)。證：設(shè)電路中通過(guò)E、R1、R2的電流依次為I、I1

15、、I2。對(duì)ADBE回路，有對(duì)ACBE回路，有對(duì)節(jié)點(diǎn)A有：第六十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。對(duì)交流電橋，只要將各橋臂的電阻替換為對(duì)應(yīng)阻抗即可。由推出的結(jié)果可見，當(dāng)時(shí)，輸出電壓為零，這時(shí)我們說(shuō)電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)R1增加、或R2減小，（或同時(shí)R1增加、R2減小，或者對(duì)臂電阻沿相反方向變化），都將使電橋失去平衡，有電壓輸出。由式（2）、（3）、（4）解得第六十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。我們正是利用這一點(diǎn)來(lái)檢測(cè)非電量的，即將非電量的變化轉(zhuǎn)化為電量（如電阻、或電容、或電感）的變化，將之接在電橋的一個(gè)（稱為工作臂）上，利用電橋輸出的非平衡電壓的大小，感知待測(cè)非電量的大小。這是傳感器檢測(cè)電路的最基本的原理。第六十二頁(yè)，

16、共一百四十八頁(yè)。第六節(jié)電子逸出功溫差電現(xiàn)象第六十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。一、電子的逸出功 常溫下，金屬中的自由電子雖然作熱運(yùn)動(dòng)，但是幾乎沒(méi)有自由電子從金屬表面掙脫出來(lái)，電子從表面跑出需要一定的能量。 可把金屬表面看為已經(jīng)有少數(shù)自由電子從金屬表面掙脫出來(lái)，在金屬表面形成一層電子，這樣在金屬表面形成了偶電層。厚度約為10-10m電場(chǎng)方向向外。第六十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。金屬中的電子要克服這個(gè)電場(chǎng)力的作用才能逸出金屬表面。金屬表面存在一個(gè)電勢(shì)差，電子逸出表面時(shí)因克服電場(chǎng)力所作的功為：V為逸出電動(dòng)勢(shì)，一般金屬在 34.5V。 常溫下電子的動(dòng)能較小，在12003000K 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)熱電子發(fā)射。第六十五頁(yè)，

17、共一百四十八頁(yè)。二、接觸電動(dòng)勢(shì) 兩種不同的金屬焊接起來(lái)，在接觸表面產(chǎn)生接觸電動(dòng)勢(shì)。如果兩端溫度不同，會(huì)產(chǎn)生電流，這種裝置叫溫差電偶（熱電偶）。1.接觸電動(dòng)勢(shì)第六十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 兩種金屬接觸，由于電子密度不同接觸時(shí)，電子從密度大的金屬向密度小的金屬中擴(kuò)散去。在接觸面產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)擴(kuò)散力的場(chǎng) Ek 為非靜電場(chǎng)。電子在接觸面和重新調(diào)整，產(chǎn)生靜電場(chǎng) E。 Ek與E反向，當(dāng)擴(kuò)散一定時(shí)間后，兩場(chǎng)平衡，第六十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。內(nèi)接觸電動(dòng)勢(shì)一般在數(shù)量級(jí)利用接觸電動(dòng)勢(shì)，可以測(cè)量溫度（這就是熱電偶作為溫度傳感器的測(cè)量溫度的工作原理），不同溫度 也不同。第六十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。a、b 為常數(shù)，一般 b

18、 a三、溫差電動(dòng)勢(shì)電子跑向 B 端， AB 間形成電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體的一端加熱，第六十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第七十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。116恒定電流的磁場(chǎng)第七十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。（1）極性相同的磁極相互排斥，極性相反的磁極相互吸引。（2）通過(guò)電流的導(dǎo)線(也叫載流導(dǎo)線)附近的磁針，會(huì)受到力的作用而偏轉(zhuǎn)(圖1113a)。（3） 放在蹄形磁鐵兩極間的載流導(dǎo)線，也會(huì)受力而運(yùn)動(dòng)(圖1113b)。（4）載流導(dǎo)線之間也有相互作用力。當(dāng)兩平行載流直導(dǎo)線的電流方向相同時(shí)，它們相互吸引；電流方向相反時(shí)，則相互排斥(圖1117c)。1、基本磁現(xiàn)象 、磁場(chǎng) 磁感強(qiáng)度第七十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。這些客體之間存在著一種特殊物

19、質(zhì)，它們之間的相互作用就是通過(guò)它們來(lái)傳遞實(shí)現(xiàn)的，這種特殊物質(zhì)稱為磁場(chǎng)。即磁鐵電流磁場(chǎng)磁鐵電流運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)隨著研究的深入，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到磁現(xiàn)象起源于電荷的運(yùn)動(dòng)。2.磁場(chǎng)第七十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。二、磁感強(qiáng)度 的定義+ 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān). 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場(chǎng)中沿某一特定直線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)不受力，此直線方向與電荷無(wú)關(guān).+第七十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 帶電粒子在磁場(chǎng)中沿其他方向運(yùn)動(dòng)時(shí) 垂直于 與特定直線所組成的平面. 當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中垂直于此特定直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大.大小與 無(wú)關(guān) 磁感強(qiáng)度 的定義：該特定直線方向定義為該點(diǎn)的 方向. 第七十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。

20、單位 特斯拉+ 磁感強(qiáng)度 的定義：當(dāng)正電荷垂直于特定直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力 將 方向定義為該點(diǎn)的 的方向. 磁感強(qiáng)度大小第七十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。P*二、 畢奧薩伐爾定律(電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng))真空磁導(dǎo)率 任意載流導(dǎo)線在點(diǎn) P 處的磁感強(qiáng)度畢奧薩伐爾定律磁感強(qiáng)度疊加原理or第七十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。12345678例 判斷下列各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的方向和大小.1、5 點(diǎn) ：3、7點(diǎn) ：2、4、6、8 點(diǎn) ：畢奧薩伐爾定律第七十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。PCD* 例1 載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).解 方向均沿 x 軸的負(fù)方向三 畢奧-薩伐爾定律應(yīng)用舉例第七十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 的方向沿x 軸的負(fù)方向.無(wú)限長(zhǎng)載流

21、長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).PCD+第八十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。IB 電流與磁感強(qiáng)度成右螺旋關(guān)系半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng) 無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)*PIBX第八十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。I真空中 , 半徑為R 的載流導(dǎo)線 , 通有電流I , 稱圓電流. 求其軸線上一點(diǎn) p 的磁感強(qiáng)度的方向和大小. 解 根據(jù)對(duì)稱性分析例2 圓形載流導(dǎo)線的磁場(chǎng).p*第八十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。p*第八十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 3）4）2） 的方向不變( 和 成右螺旋關(guān)系）1）若線圈有 匝討論*圓環(huán)形電流中心的磁場(chǎng)第八十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。圓弧形電流在圓心處的磁場(chǎng)等于什么？方向： 注：仍可由右手定則判定方向！RoIq第八十五頁(yè)

22、，共一百四十八頁(yè)。Ad（4）*IoI（5）*o（2）RI+R（3）oIIRo（1）x幾種典型電流體系的磁場(chǎng)第八十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。IS四 磁偶極矩 說(shuō)明：只有當(dāng)圓形電流的面積S很小，或場(chǎng)點(diǎn)距圓電流很遠(yuǎn)時(shí)，才能把圓電流叫做磁偶極子. 例2中圓電流磁感強(qiáng)度公式也可寫成IS第八十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例3 載流直螺線管的磁場(chǎng) 如圖所示，有一長(zhǎng)為l ,半徑為R的載流密繞直螺線管，螺線管的總匝數(shù)為N，通有電流I.設(shè)把螺線管放在真空中，求管內(nèi)軸線上一點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度.解 由圓形電流磁場(chǎng)公式pR*o第八十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。op第八十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。op 討 論（1）P點(diǎn)位于管內(nèi)軸線中點(diǎn)若第九十頁(yè)

23、，共一百四十八頁(yè)。op(2) 無(wú)限長(zhǎng)的螺線管 （3）半無(wú)限長(zhǎng)螺線管或由 代入xBO第九十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。+五、運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)畢 薩定律 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)實(shí)用條件S第九十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。解法一 圓電流的磁場(chǎng)向外 例4 半徑 為 的帶電薄圓盤的電荷面密度為 ,并以角速度 繞通過(guò)盤心垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動(dòng) ，求圓盤中心的磁感強(qiáng)度.向內(nèi)第九十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。解法二 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)第九十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例5. 一半徑為 R2 帶電薄圓盤,其中半徑為 R1 的陰影部分均勻帶正電荷,面電荷密度為 + ,其余部分均勻帶負(fù)電荷,面電荷密度為 ,當(dāng)圓盤以角速度 旋裝轉(zhuǎn)時(shí),測(cè)得圓盤中心點(diǎn) o 的磁

24、感應(yīng)強(qiáng)度為零, 問(wèn) R1 與 R2 滿足什么關(guān)系？ 解：當(dāng)帶電圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可看作無(wú)數(shù)個(gè)圓電流的磁場(chǎng)在 o 點(diǎn)的迭加,第九十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。半徑為 r ,寬為 dr 的圓電流dI= 2rdr / 2 = rdr磁場(chǎng)dB = 0dI/2r =0R/2陰影部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度為其余部分：第九十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。第九十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例 6 依波爾模型，氫原子中電子以速率v=2.2106m/s在半徑為r=0.5310-8cm圓周上運(yùn)動(dòng)求這電子在軌道中心所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁矩.+-解r第九十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。117磁場(chǎng)中的高斯定理與安培環(huán)路定理第九十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。1、磁感

25、應(yīng)線 規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度 B 的方向，曲線的疏密程度表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度 B 的大小.III一、磁通量第一百頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2、 磁通量SNISNI磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直 矢量的單位面積上通過(guò)的磁感線數(shù)目等于該點(diǎn) 的數(shù)值.規(guī)定：第一百零一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 磁通量：通過(guò)某一曲面的磁感線數(shù)為通過(guò)此曲面的磁通量.單位第一百零二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 物理意義：通過(guò)任意閉合曲面的磁通量必等于零（故磁場(chǎng)是無(wú)源的.）二、磁場(chǎng)高斯定理第一百零三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 例1 如圖載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的電流為 , 試求通過(guò)矩形面積的磁通量. 解 先求 ，對(duì)變磁場(chǎng)給出 后積分求求磁通量(1)用磁通

26、量的定義求(2)用高斯定理求第一百零四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例2 一半徑為 a 的無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線，沿軸向均勻地流有電流 I ，若作一個(gè)半徑為 R= 5 a ，高為 l 的柱形曲面，已知此柱形曲面的軸與載流導(dǎo)線的軸平行且相距3a（如圖），則在圓柱側(cè)面S上的磁通量=？ 2a3a5a= 0第一百零五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。三、安培環(huán)路定理 即在真空的穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度 沿任一閉合路徑的積分的值，等于 乘以該閉合路徑所包圍的各電流的代數(shù)和.電流 正負(fù)的規(guī)定： 與 成右螺旋時(shí)， 為正；反之為負(fù).注意第一百零六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。o 設(shè) 與 成右螺旋關(guān)系（1）設(shè)閉合回路 l 為圓形回路,載流長(zhǎng)直導(dǎo)線位于其

27、中心四、安培環(huán)路定理的驗(yàn)證第一百零七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。o若回路繞向?yàn)槟鏁r(shí)針時(shí)，則（2）對(duì)任意形狀的回路 與 成右螺旋第一百零八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。（3）電流在回路之外第一百零九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 （4）多電流情況 結(jié)果對(duì)任意形狀的回路，任意形狀的閉合電流（伸向無(wú)限遠(yuǎn)的電流）均成立. 安培環(huán)路定理第一百一十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 問(wèn)：1） 是否與回路 外電流有關(guān)？2）若 ，是否回路 上各處 是否回路 內(nèi)無(wú)電流穿過(guò)？例如：第一百一十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。五、安培環(huán)路定理的應(yīng)用舉例 例1 求長(zhǎng)直密繞螺線管內(nèi)磁場(chǎng) 解 1 ) 對(duì)稱性分析螺旋管內(nèi)為均勻場(chǎng) ,方向沿軸向, 外部磁感強(qiáng)度趨于零 ，即 .第

28、一百一十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)處處相等 , 外部磁場(chǎng)為零.2 )選回路 .+ 磁場(chǎng) 的方向與電流 成右螺旋.MNPO第一百一十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。當(dāng) 時(shí)，螺繞環(huán)內(nèi)可視為均勻場(chǎng) . 例2 求載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)2）選回路 .解 1）對(duì)稱性分析；環(huán)內(nèi) 線為同心圓，環(huán)外 為零. 令第一百一十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例3 無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱體的磁場(chǎng)解 1）對(duì)稱性分析2）選取回路.第一百一十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 的方向與 成右螺旋第一百一十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例4 無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱面的磁場(chǎng)解第一百一十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。dI例5 在一無(wú)限大的導(dǎo)體平板上均勻流有電流密度為j 的面電

29、流，求平板兩側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。dId Bj第一百一十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。BBMNOP=2 B l= j l0mB =j / 20m故jMN解：第一百一十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。例6 在兩無(wú)限大的導(dǎo)體平板上均勻流有電流密度為j 的面電流，求平板兩側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。jjjj0j0mj0m第一百二十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。習(xí)題課本章小結(jié)第一百二十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。 本章介紹了幾個(gè)基本概念、兩個(gè)基本定律和兩個(gè)重要定理一、幾個(gè)基本概念1.電流及其產(chǎn)生的條件2、電流強(qiáng)度3.電動(dòng)勢(shì) 4.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B方向：小磁針N極指向。描寫磁場(chǎng)大小和方向的物理量第一百二十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2.磁通量：穿過(guò)某一曲面的磁力線

30、根數(shù)。定義：?jiǎn)挝唬喉f伯， Wb3.磁矩：描寫線圈性質(zhì)的物理量。定義：?jiǎn)挝唬喊才嗝?方向：與電流滿足右手定則。第一百二十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。因?yàn)?, 4、基爾霍夫第一定律：也稱為節(jié)點(diǎn)電流定律6、基爾霍夫第二定律：也稱為回路電壓定律。任一回路電壓降的代數(shù)和為零。3、一段含源電路的歐姆定律1、歐姆定律的微分形式2、焦耳定律的微分形式二.幾個(gè)基本定律第一百二十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。7.畢奧-薩伐爾定律電流元的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)第一百二十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。三.幾個(gè)重要定理2.磁場(chǎng)中的高斯定理3.安培環(huán)路定理1.電流連續(xù)性原理第一百二十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。1.不規(guī)則導(dǎo)體電阻的計(jì)算2.電流的功.對(duì)線

31、性和非線性電路都適用。只適用于線性電路。四.幾個(gè)典型的計(jì)算公式第一百二十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。3.載流直導(dǎo)線有限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線：無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線：第一百二十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。4.載流圓環(huán)軸線上一點(diǎn)：環(huán)心處：oIBoxxRI第一百二十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。5.螺線管長(zhǎng)直螺管內(nèi)：環(huán)形螺線管：第一百三十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。6.載流圓柱體圓柱體內(nèi)IR圓柱體外第一百三十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。習(xí)題課第一百三十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。1 如圖所示，三個(gè)半徑相同的均勻?qū)w圓環(huán)兩兩正交，各交點(diǎn)處彼此聯(lián)接，每個(gè)圓環(huán)的電阻均為R，則A、B間的等效電阻RAB = 。由圖可見，當(dāng)在A 、B之間加電壓時(shí)，由電路的對(duì)稱性可知圖中的FDEC四點(diǎn)等電位，所以FDEC環(huán)中應(yīng)沒(méi)有電流流過(guò)，因此該環(huán)可以取消，這樣A 、B 之間的電阻就是4 個(gè)電阻皆為的半圓環(huán)相并聯(lián)，所以答：第一百三十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。圖示的電路中，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻器的R 值，能將圖中5電阻的消耗功率值降到的最低值為Pmin= ， 此時(shí)R=。電阻上流過(guò)電流為零，故Pmin=0。此電路為一橋式平衡電路，由電橋平衡時(shí)，對(duì)臂電阻乘積相等得電阻消耗功率最低，即5若要5答：0 ; 90即所以。第一百三十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)。2試判斷能否產(chǎn)生一個(gè)磁感強(qiáng)度=f(r) 形式的磁場(chǎng)（r） 是場(chǎng)點(diǎn)的位置矢量，f( r）為r的函數(shù)），并說(shuō)明理由 。由