大学物理 磁场 磁感应强度

1++++++IS一电流密度1.电流——带电粒子的定向运动单位:安培(A)A10mA-3tqIdd单位时间内通过某横截面的电量称为电流强度.习惯上规定正电荷运动的方向为电流的正方向.§6.1电流电动势22.电流密度3cosddssIjSjSddcosdIjSjS2.电流密度jIddIjnS单位:安培每平方米(A/m2)dSndS电流密度矢量的方向沿该点电场的方向，大小等于通过与该点场强方向垂直的单位面积的电流强度.jEcosdSdS—描述电路中某点电流强弱和方向的物理量4三电动势5非静电力:能把正电荷从电势较低的点(如电源负极板)送到电势较高的点(如电源正极板)的作用力称为非静电力.电源：提供非静电力的装置.kkFEqE+++---RI+非静电场场强:kEkE单位正电荷所受的非静电力.6dkEl电源电动势的定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，电源中的非静电力所作的功.自负极经电源内部到正极的方向为电动势的正方向.dkLEl此定义也适用于非静电力作用在整个回路上的情况（如电磁感应）电源电动势也可定义为把单位正电荷绕闭合回路一周时，电源中非静电力所作的功.（电源外部）0kE7一基本磁现象1.磁的概念☆磁性：能吸引铁磁物质(Fe、Co、Ni）的一种特性☆磁体：具有磁性的物体☆地磁：地球是一个大磁体。地磁南极在地理北极附近地磁北极在地理南极附近☆磁极：磁性集中的区域没有独立的N极和S极磁偏角§6.2磁场磁感应强度81820年，丹麦物理学家奥斯特(H.C.Oersted，1777－1851）发现了小磁针在通电导线周围受到磁力作用而发生偏转。磁铁对载流导线、载流导线之间或载流线圈之间也有相互作用。实验发现：2.磁现象的本质—-运动电荷9☆安培的分子电流假说②近代分子电流的概念：轨道圆电流＋自旋圆电流＝分子电流①1822年安培提出了用分子电流来解释磁性起源。一切磁现象的根源是电流.任何物质的分子中都存在有圆形电流，称为分子电流.分子电流相当于一个基元磁铁.10二磁感应强度1.磁场电流(或磁铁)磁场电流(或磁铁)磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力的作用载流导体在磁场中移动时，磁场的作用力对载流导体做功，表明磁场具有能量磁场与电场一样、是客观存在的特殊形态的物质。112.磁感应强度0mPISn磁场方向：在平衡位置处，磁力矩为零，线圈正法线所指的方向，定义为线圈所在处的磁场方向（图2实线所示）.Bn2图2n0I图1试验线圈S线圈转过90o，此时线圈所受磁力矩最大，图2虚线所示，记为Mmax实验指出max0()mMISP磁矩是矢量,方向与线圈的法线方向一致.mPn表示沿法线方向的单位矢量，法线与电流流向成右螺旋关系12maxmMBP磁感强度大小磁感应强度的单位：特斯拉（T）1特斯拉＝104高斯（1T＝104G）磁场中某点处磁感应强度B的方向与该点处试验线圈在稳定平衡位置时的法线方向相同；磁感应强度B的大小等于具有单位磁矩的试验线圈所受到的最大磁力矩.maxmMP比值的大小可以反映各点磁场的强弱。13三磁通量曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感应强度B的方向；规定：通过磁场中某点处垂直于B矢量的单位面积的磁力线条数等于该点B矢量的量值，这样，曲线的疏密程度可以表示该点的磁感应强度B的大小.I1.磁力线SNI14磁力线的特性:SNI(1)磁场中每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，而且每条闭合磁力线都与闭合电路互相套合，因此磁场是涡旋场。(2)任何两条磁力线在空间不相交.(3)磁力线的环绕方向与电流方向之间可以用右手定则表示。若拇指指向电流方向，则四指方向即为磁力线方向；若四指方向为电流方向，则拇指方向为磁力线方向。15dcosddmΦBSBSsdmΦBS单位：韦伯（Wb）21Wb1TmBsB2.磁通量磁通量：穿过磁场中某一曲面的磁力线总数，称为穿过该曲面的磁通量，用符号表示.mΦndS16磁场中的高斯定理：穿过任意闭合曲面的总磁通量必为零.四磁场中的高斯定理d0SBSBS17五毕奥-萨伐尔定律18IP*2dsin(d,)dIlIlrBkr3ddIlrBkrlIdBdrlIdrBd对于真空中的磁场：0()4πkSI704π10T/Am真空的磁导率1903dd4πLIlrBBr磁感强度叠加原理：任意形状的载流导线在给定点P产生的磁场，等于各段电流元在该点产生的磁场的矢量和.02dsin(d,)d4πIlIlrBr国际单位制中，真空中毕奥—萨伐尔定律30dπ4drrlIB或20运动电荷的磁场02()sin(,)4qnvSdlvrdBrIqnvSIdl++++++vISIqddNnSl电流元Idl内，有个带电粒子。导体的单位体积内有n个带电粒子，每个粒子带有电量q，以速度沿电流元的方向作匀速运动而形成导体中的电流。电流元的横截面为S，那么，单位时间内通过截面S的电量，即电流强度I为vIdl0022sin(,)sin(,)44dBqnvSdlvrqvvrBdNnSdlrr则一个带电粒子产生的磁感应强度B为+vrB-vrB矢量式表示034qvrBrB,v和r三者符合右手螺旋法则一载流直导线，电流为I，方向沿x轴正方向，导线两端到P点的连线与导线的夹角分别为1和2。求距导线为a处P点的磁感应强度。OPax21xrxdBd1.载流直导线的磁场六毕奥-萨伐尔定律的应用解：任取一电流元Idx20sindπ4drxIB在给定点P产生的磁感应强度大小为方向垂直纸面向外.232sinddax022022sin4sinsin4sinIxBrIaadπdπ210012sin=coscos44IIaadππcotaxsinarOPax21xrxdBdLa若120则，0=2IBa242.圆弧形电流在圆心产生的磁场已知:R、I，圆心角为θ，求在圆心O点的磁感应强度.解：任取电流元lIdlIdθrR024IdldBR204RIdlBLdRIRdRI0002044022IR•圆电流中心的磁场RIB20•1/n圆电流的中心的磁场RInB210在圆心处的磁感应强度的大小为方向垂直于纸面向外25真空中有一半径为R的圆形载流线圈，通有电流I，现计算在圆线圈的轴线上任一点P的磁感应强度.3.圆形电流轴线上的磁场xxRP*0202dsin(d,)d4πd4πIlIlrBrIlroBdrlIddB//dBd0BBdBBd//dBsindBI262π030d4πRIRlr0//2ddsin4πIlBBrB的方向垂直于圆电流平面，与圆电流环绕方向构成右螺旋关系，沿x轴正方向.20324πRIr20223/22()RIRx02d4πIlRrrxxRP*oBdrlIddB//dBdBBdI