穩(wěn)恒磁場(chǎng)演示文稿

穩(wěn)恒磁場(chǎng)演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有115頁\編輯于星期三§10-1穩(wěn)恒電流§10-2磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度§10-3安培環(huán)路定理§10-4洛侖茲力§10-5安培力§10-6載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁力矩現(xiàn)在是2頁\一共有115頁\編輯于星期三§10-1穩(wěn)恒電流現(xiàn)在是3頁\一共有115頁\編輯于星期三1.電流強(qiáng)度1.1電流導(dǎo)體內(nèi)的載流子定向運(yùn)動(dòng)而形成電流?，F(xiàn)在是4頁\一共有115頁\編輯于星期三單位時(shí)間里通過導(dǎo)體某一截面的電量：

1）導(dǎo)體中有載流子；2）導(dǎo)體中有電場(chǎng)存在或?qū)w兩端有電勢(shì)差。1.3電流強(qiáng)度1.2形成電流的條件

現(xiàn)在是5頁\一共有115頁\編輯于星期三2.電流密度2.1電流密度的定義

通過垂直于正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積的電流強(qiáng)度:^SddII現(xiàn)在是6頁\一共有115頁\編輯于星期三電流密度為矢量,導(dǎo)體中某點(diǎn)電流密度的方向沿該點(diǎn)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:電流場(chǎng)現(xiàn)在是7頁\一共有115頁\編輯于星期三1)曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該處電流密度的方向；2)曲線的疏密表示該點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小。在導(dǎo)體中畫一系列曲線，使得2.2電流線現(xiàn)在是8頁\一共有115頁\編輯于星期三（a）（b）JnSS

(b)2.3電流強(qiáng)度與電流密度的關(guān)系nS(a)J現(xiàn)在是9頁\一共有115頁\編輯于星期三JndS

(c)閉合曲面:（c）一般情況現(xiàn)在是10頁\一共有115頁\編輯于星期三2.4電流的連續(xù)性方程S

J單位時(shí)間內(nèi)流出S面的凈電荷量:依據(jù)電荷守恒:電流連續(xù)性方程的微分形式：現(xiàn)在是11頁\一共有115頁\編輯于星期三3．穩(wěn)恒電流S3.1穩(wěn)恒電流導(dǎo)體內(nèi)各處的電流密度都不隨時(shí)間變化的電流：與時(shí)間無關(guān)進(jìn)一步，,否則(x,y,z)處的電荷集聚會(huì)在該點(diǎn)產(chǎn)生隨時(shí)間變化的電場(chǎng)，從而J也會(huì)隨時(shí)間變化?？臻g電荷分布不隨時(shí)間變化現(xiàn)在是12頁\一共有115頁\編輯于星期三3.2恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)：不隨時(shí)間變化的電荷分布產(chǎn)生的不隨時(shí)間變化的電場(chǎng)。恒定電場(chǎng)的性質(zhì)：具有與靜電場(chǎng)類似的性質(zhì)：現(xiàn)在是13頁\一共有115頁\編輯于星期三4.歐姆定律4.1歐姆定律4.2電阻不均勻?qū)w——

電阻率——電導(dǎo)率現(xiàn)在是14頁\一共有115頁\編輯于星期三4.3.歐姆定律的微分形式現(xiàn)在是15頁\一共有115頁\編輯于星期三5.電流密度與載流子的漂移速度的關(guān)系n載流子的數(shù)密度q載流子的電荷量IdI^Sdvdt參考課本p87,例題10.1現(xiàn)在是16頁\一共有115頁\編輯于星期三§10-2磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度現(xiàn)在是17頁\一共有115頁\編輯于星期三1.磁現(xiàn)象的本質(zhì)1.1磁現(xiàn)象早期觀測(cè)的磁現(xiàn)象現(xiàn)在是18頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是19頁\一共有115頁\編輯于星期三奧斯特實(shí)驗(yàn)（1820年）現(xiàn)在是20頁\一共有115頁\編輯于星期三安培實(shí)驗(yàn)（1820年）（1）磁體附近的載流導(dǎo)線受到力的作用：現(xiàn)在是21頁\一共有115頁\編輯于星期三（2）電流與電流之間存在相互作用：現(xiàn)在是22頁\一共有115頁\編輯于星期三S+（3）磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用：電子束N現(xiàn)在是23頁\一共有115頁\編輯于星期三1.2磁現(xiàn)象的本質(zhì)

磁現(xiàn)象都起源于運(yùn)動(dòng)電荷（電流），磁相互作用的本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)電荷（電流）之間的相互作用。分子環(huán)流：電子繞原子核運(yùn)動(dòng)和電子自旋所形成?，F(xiàn)在是24頁\一共有115頁\編輯于星期三2.磁場(chǎng)2.1磁相互作用的場(chǎng)的觀點(diǎn)2.2磁場(chǎng)2.3磁場(chǎng)的的基本性質(zhì)

對(duì)處在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷（電流）產(chǎn)生作用力.運(yùn)動(dòng)電荷（電流）周圍空間存在的一種場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷現(xiàn)在是25頁\一共有115頁\編輯于星期三3.磁感應(yīng)強(qiáng)度定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小：定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向：+vFmax現(xiàn)在是26頁\一共有115頁\編輯于星期三4.勻速運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷的磁場(chǎng)++++++++++++BqrvqS^dlI

以上結(jié)論只適用于低速（v<<c）勻速運(yùn)動(dòng)的電荷。對(duì)于高速（v～c）勻速運(yùn)動(dòng)的電荷，磁場(chǎng)表達(dá)式為：現(xiàn)在是27頁\一共有115頁\編輯于星期三方向：rvqqrvq-qBB(a)(b)現(xiàn)在是28頁\一共有115頁\編輯于星期三5.畢奧─薩伐爾定律

電流元:每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷激發(fā)的磁場(chǎng)構(gòu)成:現(xiàn)在是29頁\一共有115頁\編輯于星期三畢奧─薩伐爾定律IdlPrdB整段電流現(xiàn)在是30頁\一共有115頁\編輯于星期三6.畢奧─薩伐爾定律的應(yīng)用6.1解題要點(diǎn)現(xiàn)在是31頁\一共有115頁\編輯于星期三6.2幾種常見電流的磁場(chǎng)(I)（1）載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)：DCOP現(xiàn)在是32頁\一共有115頁\編輯于星期三無限長載流導(dǎo)線：1=0,2

=現(xiàn)在是33頁\一共有115頁\編輯于星期三（2）環(huán)形電流的磁場(chǎng)現(xiàn)在是34頁\一共有115頁\編輯于星期三B

=0xxPRO

dB||dBrdBIdl現(xiàn)在是35頁\一共有115頁\編輯于星期三x=0（圓心）：一段載流圓弧在圓心處的磁場(chǎng)：現(xiàn)在是36頁\一共有115頁\編輯于星期三為載流線圈的磁矩。其中ISm現(xiàn)在是37頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是38頁\一共有115頁\編輯于星期三⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙O12Rx（3）載流直螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)

xdx現(xiàn)在是39頁\一共有115頁\編輯于星期三⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙O12RxxRθ現(xiàn)在是40頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是41頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是42頁\一共有115頁\編輯于星期三無限長螺線管中心：半無限長螺線管端口：現(xiàn)在是43頁\一共有115頁\編輯于星期三例題：10.3一內(nèi)外半徑分別為R1和R2的薄圓環(huán)均勻帶電，電荷面密度為σ，以角速度ω繞通過環(huán)心且垂直于環(huán)面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求(1)環(huán)心處的磁場(chǎng)；(2)等效磁矩.解：半徑為r,寬為dr的細(xì)圓環(huán)，所帶電量為：ωR1R2Odrr等效載流圓線圈：在環(huán)心處的磁場(chǎng)整個(gè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)在環(huán)心處的磁場(chǎng):現(xiàn)在是44頁\一共有115頁\編輯于星期三(2)細(xì)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)形成的圓電流的磁矩為：整個(gè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)形成的電流的等效磁矩為：現(xiàn)在是45頁\一共有115頁\編輯于星期三習(xí)題10.18

如圖，無限長載流平板，寬度為a

，沿長度方向通以恒定面電流I，電流I沿寬度方向均勻分布。求在平板中垂線上到平板距離為x的P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。PyaxxOI

z1dBdydIyrdBydBx現(xiàn)在是46頁\一共有115頁\編輯于星期三dBdBxdByxr1OydydIyxP⊙解：現(xiàn)在是47頁\一共有115頁\編輯于星期三§10-3安培環(huán)路定理現(xiàn)在是48頁\一共有115頁\編輯于星期三1.磁感應(yīng)線1.1定義1.2性質(zhì)1）永遠(yuǎn)閉合（與電流相互套聯(lián)）2）永不相交現(xiàn)在是49頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是50頁\一共有115頁\編輯于星期三各種典型的磁感應(yīng)線的分布直線電流的磁感線圓形電流的磁感線現(xiàn)在是51頁\一共有115頁\編輯于星期三直螺線管電流的磁感線環(huán)形螺線管電流的磁感線現(xiàn)在是52頁\一共有115頁\編輯于星期三2.磁通量閉合曲面：通過磁場(chǎng)中某一曲面的磁感應(yīng)線數(shù)的代數(shù)和:現(xiàn)在是53頁\一共有115頁\編輯于星期三3.磁場(chǎng)的高斯定理穿過磁場(chǎng)中任意封閉曲面的磁通量為零：高斯定理表明，磁場(chǎng)是無源場(chǎng).由微積分的高斯定理：現(xiàn)在是54頁\一共有115頁\編輯于星期三4.安培環(huán)路定理現(xiàn)在是55頁\一共有115頁\編輯于星期三I1I3I2LIint的正負(fù)號(hào)：

現(xiàn)在是56頁\一共有115頁\編輯于星期三無限長直電流穿過積分回路：安培環(huán)路定理的驗(yàn)證：r+drrBdrOLId現(xiàn)在是57頁\一共有115頁\編輯于星期三IOL1L2AC無限長直電流無穿過積分回路：現(xiàn)在是58頁\一共有115頁\編輯于星期三一般情況：推廣現(xiàn)在是59頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是60頁\一共有115頁\編輯于星期三5.安培環(huán)路定理的應(yīng)用——求解具有對(duì)稱性的磁場(chǎng)分布5.1解題要點(diǎn)現(xiàn)在是61頁\一共有115頁\編輯于星期三5.2幾種常見電流的磁場(chǎng)（II）（1）無限長圓柱形載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)IRrP(a)L(b)rORPL現(xiàn)在是62頁\一共有115頁\編輯于星期三L(b)rORPLBrRO現(xiàn)在是63頁\一共有115頁\編輯于星期三（2）長直螺線管的磁場(chǎng)現(xiàn)在是64頁\一共有115頁\編輯于星期三由得：現(xiàn)在是65頁\一共有115頁\編輯于星期三（3）螺線環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)L現(xiàn)在是66頁\一共有115頁\編輯于星期三(4)無限大平面電流的磁場(chǎng)分布labcdj(a)⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙(b)無限大導(dǎo)體薄平板通有恒定電流，電流沿平板均勻分布，其面電流密度（即通過與電流方向垂直的單位長度的電流）大小為j。求平板周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度。現(xiàn)在是67頁\一共有115頁\編輯于星期三解：labcd⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙(b)由得：現(xiàn)在是68頁\一共有115頁\編輯于星期三解：ORIRRABCDrdr現(xiàn)在是69頁\一共有115頁\編輯于星期三§10-4洛侖茲力現(xiàn)在是70頁\一共有115頁\編輯于星期三1.洛侖茲力一般情況：Bvq結(jié)論:現(xiàn)在是71頁\一共有115頁\編輯于星期三大?。悍较颍簐BFqvBqF(b)(a)

現(xiàn)在是72頁\一共有115頁\編輯于星期三（1）初速度方向與磁場(chǎng)方向平行2.帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)－－勻速直線運(yùn)動(dòng)+Bv0(a)v0||B現(xiàn)在是73頁\一共有115頁\編輯于星期三（2）初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直(b)v0BBRF+v0O周期半徑粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在是74頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是75頁\一共有115頁\編輯于星期三（3）初速度方向沿任意方向螺距——沿螺旋線軌道運(yùn)動(dòng)半徑Bh+v0(c)v0與B成任意夾角

現(xiàn)在是76頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是77頁\一共有115頁\編輯于星期三例

如圖，兩電量均為q的點(diǎn)電荷以相同速度v并排作勻速直線運(yùn)動(dòng)。求兩電荷間相互作用力。設(shè)v

<<c）vvrqqFeFmxy現(xiàn)在是78頁\一共有115頁\編輯于星期三解：現(xiàn)在是79頁\一共有115頁\編輯于星期三3.應(yīng)用電場(chǎng)和磁場(chǎng)控制帶電粒子3.1質(zhì)譜儀+-PN

BR速度選擇：質(zhì)譜分析：同位素現(xiàn)在是80頁\一共有115頁\編輯于星期三3.2回旋加速器現(xiàn)在是81頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是82頁\一共有115頁\編輯于星期三歐洲核子研究中心（CERN）位于日內(nèi)瓦郊外的加速器：大環(huán)是周長約為27km的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，中環(huán)為質(zhì)子同步加速器?，F(xiàn)在是83頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是84頁\一共有115頁\編輯于星期三1939年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：

勞倫斯

——回旋加速器的發(fā)明

1939年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國加利福尼亞伯克利加州大學(xué)的勞倫斯（ErnestOrlandoLawrence,1901-1958）,以表彰他發(fā)明和發(fā)展了回旋加速器，以及用之所得到的結(jié)果，特別是人工放射性元素。

核物理學(xué)的誕生揭開了物理學(xué)發(fā)展史中嶄新的一頁，它不但標(biāo)志了人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了更深的一個(gè)層次，而且還意味著人類開始以更積極的方式改變自然、探索自然、開發(fā)自然和更充分地利用大自然的潛力。各種加速器的發(fā)明對(duì)核物理學(xué)的發(fā)展起了很大的作用，而勞倫斯的回旋加速器則是這類創(chuàng)造中最有成效的一項(xiàng)?，F(xiàn)在是85頁\一共有115頁\編輯于星期三3.3磁聚焦——與速度方向無關(guān)vBhAA現(xiàn)在是86頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是87頁\一共有115頁\編輯于星期三磁鏡：qF||FFB＋磁瓶：3.4磁約束現(xiàn)在是88頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是89頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是90頁\一共有115頁\編輯于星期三極光：由于地磁場(chǎng)俘獲帶電粒子而出現(xiàn)的現(xiàn)象現(xiàn)在是91頁\一共有115頁\編輯于星期三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現(xiàn)在是92頁\一共有115頁\編輯于星期三4.霍耳效應(yīng)4.1霍耳效應(yīng)現(xiàn)象hbAA

v+qEHIIBFm+++++++++++-------------FeUH現(xiàn)在是93頁\一共有115頁\編輯于星期三現(xiàn)在是94頁\一共有115頁\編輯于星期三4.2霍耳電壓hbAA

v+qEHIIBFm+++++++++++-------------FeUH現(xiàn)在是95頁\一共有115頁\編輯于星期三4.3霍耳效應(yīng)的應(yīng)用1）測(cè)量磁場(chǎng)現(xiàn)在是96頁\一共有115頁\編輯于星期三2）判別半導(dǎo)體的類型3）磁流體發(fā)電工業(yè)上應(yīng)用的高精度的電壓和電流型傳感器有很多就是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的,誤差精度能達(dá)到0.1%以下

量子赫爾效應(yīng)現(xiàn)在是97頁\一共有115頁\編輯于星期三§10-5安培力現(xiàn)在是98頁\一共有115頁\編輯于星期三1.磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力vqBIdlv××××××××××××××××××××××××××B×××××××ab現(xiàn)在是99頁\一共有115頁\編輯于星期三××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××OdFxdFyBIyx

ddFIdlR現(xiàn)在是100頁\一共有115頁\編輯于星期三OdFxdFyBIyx

ddFIdlR×××××××××××××××××××××××××××××××××××××