南師大電磁學(xué)PPT、hgq2.1磁的基本現(xiàn)象和規(guī)律

第二章恒磁場(chǎng)第二章真空中的穩(wěn)恒磁場(chǎng)在第一章真空中的靜電場(chǎng)中，討論了靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)及其電荷間的相互作用，本章將討論運(yùn)動(dòng)電荷（電流）產(chǎn)生的磁場(chǎng)及其運(yùn)動(dòng)電荷（電流）間的相互作用

運(yùn)動(dòng)電荷(電流)周?chē)粌H存在電場(chǎng)，而且還存在磁場(chǎng)，由穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，稱(chēng)作穩(wěn)恒磁場(chǎng)?！?.1磁的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律中國(guó)古代對(duì)磁現(xiàn)象感性的認(rèn)識(shí):NS磁針

在戰(zhàn)國(guó)晚期成書(shū)的《呂氏春秋》中，就有“慈石召鐵，或引之也”的話。這種吸鐵性曾被喻為慈母愛(ài)戀子女，因此，秦漢以前，都把磁石寫(xiě)成“慈石”。沈括還著重指出指南針?biāo)傅姆较颉俺Ｎ⑵珫|，不全南也”。這是中國(guó)有關(guān)磁偏角的最早記載。明代航海用水羅盤(pán)

自南宋至明中葉，中國(guó)航海中所用的羅盤(pán)，都是“水羅盤(pán)”。所謂水羅盤(pán)，是指磁針浮于水面，沒(méi)有固定支點(diǎn)的水浮針盤(pán)。

一、磁現(xiàn)象(magneticphenomenon)1.磁性：所有磁體都具有吸引鐵、鎳、鈷等磁性物質(zhì)的性質(zhì)，這個(gè)性質(zhì)稱(chēng)為磁性。2.磁極：磁鐵磁性最強(qiáng)區(qū)域稱(chēng)為磁極。磁鐵被懸掛后，指向地理位置北方的磁極為磁北極或N極；指向地理位置南方的為磁南極或S極。N、S極同時(shí)存在；且同號(hào)磁極互相排斥，異號(hào)磁極互相吸引SNSNS§2.1磁的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律類(lèi)比法“磁荷”模型，磁的庫(kù)侖定律磁針和磁針；NSNS與電偶極子類(lèi)比，一個(gè)小磁針可看成一個(gè)“磁偶極子”N極帶正磁荷，S極帶負(fù)磁荷

庫(kù)侖設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)證明：點(diǎn)磁荷服從常量——真空磁導(dǎo)率磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H與電場(chǎng)強(qiáng)度E完全對(duì)應(yīng)假如存在“磁荷”磁庫(kù)侖定律：磁場(chǎng)強(qiáng)度：磁場(chǎng)的性質(zhì)高斯定理：環(huán)路定理：磁勢(shì)與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系：磁偶極子的磁勢(shì)：磁偶極子在外磁場(chǎng)中的受力：至今未找到磁單極子………S二、電磁相互作用

19世紀(jì)以前，磁和電是獨(dú)立發(fā)展的，直到19世紀(jì)20年代后，一系列重要的發(fā)現(xiàn)才把電與磁聯(lián)系起來(lái)，才認(rèn)識(shí)到電與磁之間有不可分割的聯(lián)系。才使得電磁學(xué)在19世紀(jì)得到非常迅猛的發(fā)展，幾乎達(dá)到完整1820年7月1、奧斯特實(shí)驗(yàn)

與長(zhǎng)直載流導(dǎo)線平行放置的磁針在水平面內(nèi)受力偏轉(zhuǎn)奧斯特實(shí)驗(yàn)表明電流磁場(chǎng)磁鐵此實(shí)驗(yàn)：突破了非接觸物體之間只存在有心力的觀念——拓寬了作用力的類(lèi)型奧斯特：丹麥物理學(xué)家揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的聯(lián)系，是歷史性的突破宣告電磁學(xué)作為一個(gè)統(tǒng)一學(xué)科的誕生此后迎來(lái)了電磁學(xué)的蓬勃發(fā)展奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義：電流磁場(chǎng)電流2.相關(guān)實(shí)驗(yàn)(1)安培實(shí)驗(yàn)平行電流間的相互作用:兩導(dǎo)線電流方向相同時(shí),兩導(dǎo)線相吸;兩電流方向相反時(shí),兩導(dǎo)線相斥通電導(dǎo)線受馬蹄形磁鐵作用而運(yùn)動(dòng)(2)磁鐵對(duì)電流的作用磁鐵磁場(chǎng)電流

通電螺線管與磁鐵相互作用時(shí)顯示出N極和S極（3）通電螺線管與磁鐵相互作用磁鐵磁場(chǎng)電流確定載流螺線管的極性實(shí)驗(yàn)表明載流螺線管相當(dāng)于磁棒，螺線管的極性與電流成右手螺旋關(guān)系電流磁鐵磁場(chǎng)電流磁鐵激發(fā)激發(fā)作用作用

磁鐵磁鐵電流電流都存在相互作用一系列實(shí)驗(yàn)表明電流磁場(chǎng)電流3

磁現(xiàn)象的起源

磁鐵磁場(chǎng)磁鐵實(shí)驗(yàn)表明：磁鐵周?chē)写艌?chǎng)，電流周?chē)灿写艌?chǎng)，它們之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的，而非超距作用。安培提出磁性的起源假設(shè)表明：一切磁現(xiàn)象的根源都是運(yùn)動(dòng)電荷(電流)。即磁鐵、電流的本源是運(yùn)動(dòng)電荷安培分子環(huán)流假說(shuō)組成磁鐵的最小單元就是環(huán)形電流——物質(zhì)磁性的基本來(lái)源

物質(zhì)之間磁相互作用的本質(zhì)可歸結(jié)為電流（運(yùn)動(dòng)著的電荷）之間的相互作用運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷即磁鐵、電流的本源是運(yùn)動(dòng)電荷18物質(zhì)磁性起源不能完全用經(jīng)典理論來(lái)描述。量子理論表明，核外電子對(duì)磁性有一定的貢獻(xiàn)，但物質(zhì)磁性的主要來(lái)源是電子的自旋磁矩，鐵磁物質(zhì)的強(qiáng)烈磁性則與相鄰原子間電子自旋磁矩的交換作用有關(guān)。都不能用經(jīng)典概念予以描述。安培分子電流假說(shuō)與近代關(guān)于原子和分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)相吻合。原子是由原子核和核外電子組成的，電子的繞核運(yùn)動(dòng)就形成了經(jīng)典概念的電流。結(jié)論：

運(yùn)動(dòng)電荷在其周?chē)嬖谝环N看不見(jiàn)、摸不著，但客觀存在的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫磁場(chǎng)，它可以傳遞運(yùn)動(dòng)電荷的相互作用。運(yùn)動(dòng)電荷處于磁場(chǎng)中，都要受到磁場(chǎng)的作用力，此作用力稱(chēng)為磁場(chǎng)力。磁場(chǎng)力是通過(guò)磁場(chǎng)這種特殊物質(zhì)傳遞的。

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力稱(chēng)為洛倫茲力20磁場(chǎng)的討論方法點(diǎn)電荷庫(kù)侖定律電場(chǎng)強(qiáng)度電流元安培定律磁感應(yīng)強(qiáng)度21二、安培定律反映電流元與電流元之間的磁相互作用1.電流元I任意形狀、大小的電流都是若干個(gè)電流元組成的。a.電流強(qiáng)度與線元的乘積：b.矢量性：電流元的方向?yàn)榈姆较騝.與運(yùn)動(dòng)電荷等效d.非獨(dú)立性安培定律——電流之間磁相互作用的基本規(guī)律兩電流元之間的相互作用1）2）將以上兩點(diǎn)歸納起來(lái)，并寫(xiě)成等式寫(xiě)成矢量式I1dl1I2dl2r12ndF12系數(shù)