11-1 磁感应强度

第十一章恒定电流的磁场结构框图运动电荷间的相互作用磁场稳恒磁场磁感应强度毕-萨定律磁场的高斯定理安培环路定理磁场的基本性质洛仑兹力安培定律带电粒子在磁场中的运动霍耳效应磁力和磁力矩磁力的功顺磁质、抗磁质和铁磁质的磁化磁场强度介质中的安培环路定理一掌握描述磁场的物理量——磁感强度的概念，理解它是矢量点函数.二理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度.三理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法.教学基本要求五了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系,了解磁介质中的安培环路定理.四理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动.了解磁矩的概念.能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非均匀磁场中所受的力和力矩.1.基本磁现象司南勺公元前六、七世纪就已有了关于天然磁石的记载。春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁公元前250年左右，出现了古代指南器——司南的记载。公元11世纪（北宋）沈括创制了航海用的指南针。磁现象的发现比电现象早很多。§11-1磁感强度磁场的高斯定理早期的磁现象包括:(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称为南极或S极。同斥异吸奥斯特实验表明：电流对磁极有力的作用安培磁铁对电流有作用电流间有相互作用载流线圈的行为象一块磁铁1822年安培由此提出了物质磁性本质的假说，即一切磁现象的根源是电流，构成物质的分子中都存在有回路电流――分子电流磁场磁极磁极电流电流相当于一个基元磁铁，在外界作用下，若这些分子电流定向的排列起来，在宏观上就显示出N、S极.磁现象与电现象有很多类似，在自然界有独立存在的电荷，却至今没找到独立存在的磁荷，即所谓“磁单极子”。寻找“磁单极子”是当今科学界面临的重大课题之一。安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成的，电子的绕核运动就形成了经典概念的电流。电流、磁铁的本源一致：安培分子环流假说运动的电荷？磁现象与电现象有没有联系？静电场静止的电荷磁现象的本质—运动的电荷产生磁场，磁场对运动电荷有力的作用运动电荷磁场运动电荷一切磁现象可以归结为运动电荷之间的相互作用电场与磁场的区别：静止、运动电荷都产生电场场源：电场对静止、运动电荷都有作用力作用力：但只有运动电荷产生磁场，静止电荷不产生磁场磁场只对运动电荷有作用力，对静止电荷无作用力由于运动和静止都是相对的，因此，同一客观存在的场，对某个参考系表现为电场，对另一参考系表现为电场和磁场.2.磁感应强度设带电量为q，速度为v的运动试探电荷处于磁场中，实验发现：（2）在磁场中存在着一个特定的方向，电荷所受到的磁力为零，与电荷本身性质无关;（1）带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关,但磁力的方向却总是与电荷运动方向（）垂直；vxyzo0F+v+vvv（3）在磁场中，电荷沿与上述特定方向垂直的方向运动时所受到的磁力最大(记为Fm)FFFmaxvqFmax大小与无关v,qvqFmax并且单位:特斯拉mN/A1)T(1+qvBmaxFvqFBmax磁感强度大小Gs10T14高斯（Gs）磁感强度的定义：当正电荷垂直于特定直线运动时，受力将方向定义为该点的方向.（负电荷反向），maxFvmaxFBB3.磁场的高斯定理(磁通连续原理)几种不同形状电流磁场的磁感应线3.1磁感应线的性质电流磁感应线与电流套连闭合曲线互不相交方向与电流成右手螺旋关系ISNISNI3.2磁通量磁通量：穿过磁场中任一给定曲面的磁感线总数。对于曲面上的非均匀磁场，一般采用微元分割法求其磁通量。dSn规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度的方向，磁场中某点处垂直矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点的数值.曲线的疏密程度表示该点的磁感强度大小.BB单位：韦伯(Wb)cosddSBSBd对所取微元，磁通量：对整个曲面，磁通量：dSnsSdB3.3磁场中的高斯定理高斯定理SSdB00dd111SBΦ0dd222SBΦBS1dS11B2dS22B物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的.）练习：在匀强磁场中，取一半径为R的圆，圆面的法线与成60°角，如图所示，则通过以该圆周为边线的如图所示的任意曲面S的磁通量BnBnRS任意曲面60°BB______________dSmSBΦ0dSmSBΦ0ddS圆面即：SBSB圆面SBdm20260cosRBSB