大學(xué)物理第5章電流與磁場教學(xué)課件

第五章研究:穩(wěn)恒磁場的基本性質(zhì)及基本定律§5.1穩(wěn)恒電流一、電流強(qiáng)度與電流密度

1、電流電流：導(dǎo)體內(nèi)的載流子定向運(yùn)動(dòng)而形成電流。

2、電流強(qiáng)度：單位時(shí)間里通過導(dǎo)體某一截面的電量：

形成電流的條件:

1)導(dǎo)體中有載流子；2)導(dǎo)體中有電場存在或?qū)w兩端有電勢差.電流密度與載流子的運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系:I

udt

電流密度為矢量,其方向沿正電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向:

電流密度反映了電流在載流導(dǎo)體內(nèi)的分布:

電流線:形象反映導(dǎo)體中電流的分布。4、穩(wěn)恒電流的條件：I1I2I1II2I1=I2I=I1+I2二、電源及電源電動(dòng)勢

+++++AB+++++-----+1、電源非靜電力：

－－非靜電場的場強(qiáng)電源：能提供非靜電力以把其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置.

§5.2磁場與磁感應(yīng)強(qiáng)度一、磁現(xiàn)象的本質(zhì)1、磁現(xiàn)象早期觀測的磁現(xiàn)象安培實(shí)驗(yàn)（1820年）SNFI（1）磁體附近的載流導(dǎo)線受到力的作用：（2）電流與電流之間存在相互作用：II++--II++--S+（3）磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用：電子束N二、磁場1.磁相互作用的場的觀點(diǎn)2.磁場：3.磁場的基本性質(zhì)：

對處在磁場中的運(yùn)動(dòng)電荷（電流）產(chǎn)生力的作用。運(yùn)動(dòng)電荷（電流）周圍空間存在的一種場。運(yùn)動(dòng)電荷磁場運(yùn)動(dòng)電荷三、磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場性質(zhì)的物理量+vFFmax定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。憾x磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向：§5.3磁場的高斯定理一、磁感應(yīng)線1.定義2.性質(zhì)1）永遠(yuǎn)閉合（與電流相互套聯(lián)）2）永不相交二、磁通量

通過磁場中任一給定曲面的磁力線總數(shù)，稱為通過該曲面的磁通量dS閉合曲面：

三、磁場的高斯定理穿過磁場中任意封閉曲面的磁通量為零

高斯定理表明，磁場是無源場.§5.4畢奧－薩伐爾定律一、畢奧─薩伐爾定律

PdBIdlr電流元:(o=410-7T·m·A-1)PdBIdlrPdBIdlr二、畢奧─薩伐爾定律的應(yīng)用1.解題要點(diǎn)lOq1q2qarIPdl由畢-薩定律,P點(diǎn)的大小為

由于直導(dǎo)線上所有電流源在P點(diǎn)產(chǎn)生的方都相同，所以2.兩種典型載流導(dǎo)線的磁場（I）（1）載流直導(dǎo)線的磁場：lOq1q2qarIPdl！討論（?。。?、直電流在其線上或延長線上產(chǎn)生為零；2、“無限長”：3、“半無限長”：IR在O點(diǎn)產(chǎn)生的大小為

由于載流圓形線圈上所有電流源在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都相同,所以

（2）載流圓線圈的磁場（圓心）

討論（！?。?、圓電流在圓心處產(chǎn)生的磁場：2、半徑為，中心角為的載流圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁場:例5-1

如圖，已知：I，a，b，l，

求：通過矩形平面的磁通量。rdr例5-2如圖所示，一根無限長的直導(dǎo)線，通有電流，中部一段彎成半徑為的圓弧。求圓弧中心點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。例5-3

如圖所示，⑴和⑵兩個(gè)正交放置的圓形線圈，其半徑為為

R，電流均為I。求中心O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度?！?.5安培環(huán)路定理一、安培環(huán)路定理無限長直電流的磁場：rdrrr+jdBrqldrrrabcI一般情況：I1I3I2二、安培環(huán)路定理的應(yīng)用

——求解具有對稱性的磁場分布1、解題要點(diǎn):2.幾種常見電流的磁場（II）（1）無限長圓柱形載流導(dǎo)體的磁場（2）長直螺線管的磁場⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙a(bǔ)bdc（3）螺線環(huán)內(nèi)的磁場·············r同軸電纜磁場分布？OR1IR2IORIRRABCD

rdr§5.6安培定律一、安培定律v

qBIdlv

二、載流導(dǎo)線所受磁場力××××××××××××××××××××××××××××××

ROIrxI1I2例5-6

無限長直載流導(dǎo)線通有電流I1，在同一平面內(nèi)有長為L的載流直導(dǎo)線，通有電流I2。求長為L的導(dǎo)線所受的磁場力。dxxldldF

三、載流線圈所受磁力矩矩形線圈abdcl1l2

OIl1abO一般平面線圈：

IS線圈的磁矩：（

N匝）1、磁力對運(yùn)動(dòng)載流導(dǎo)線的功四、磁力的功2、磁力對轉(zhuǎn)動(dòng)載流線圈的功l1abO一般情況：§5.7洛倫茲力基本了解一、洛侖茲力一般情況：vrqq結(jié)論大?。悍较颍海?）運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向平行+Bv二、帶電粒子在均勻磁場中的運(yùn)動(dòng)－－勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期半徑BRF+v（3）運(yùn)動(dòng)方向沿任意方向B螺距h+v－－沿螺旋線軌道運(yùn)動(dòng)半徑三、應(yīng)用電場和磁場控制帶電粒子的實(shí)例1、質(zhì)譜儀R+-PNB速度選擇質(zhì)譜分析：

2、磁聚焦－－與速度方向無關(guān)。3、磁約束極光：由于地磁場俘獲帶電粒子而出現(xiàn)的現(xiàn)象在地磁兩極附近,由于磁感線與地面垂直,外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi),它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了極光.絢麗多彩的極光四、霍耳效應(yīng)1、霍耳效應(yīng)現(xiàn)象hbII+++++++