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* 和电荷有关的另一种场 ——磁场 一、磁现象及其规律 早期的指南针 《三辅黄图》上记载：秦始皇统一中国后，累遭政敌的谋刺，因此在建造阿房宫时，特别命工匠用磁石修筑北阙门。利用磁石吸铁性质防备刺客暗藏铁器进宫行刺。　　 磁性——天然磁石吸引铁(Fe)，钴( Co)，镍(Ni)的性质。 磁体——具有磁性的物体。 永久磁体——长期保持磁性的物体。 磁极——磁铁两端磁性最强的部分。 在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时总是指向南北方向，这两端分别称为磁铁的两极（N、S）。 磁力——磁体之间的相互作用，同极相斥，异极相吸。 磁针和磁针 N S N S + 带电荷的物体在周围空间激发电场 静电场是静电力的传递者 磁铁在周围空间激发磁场 磁铁借助于磁场对硬币或冰箱门起作用。 磁性是一种属性。 存在两种磁极。 磁极间有力的作用——一种新的作用力！ 磁性来源于磁极？ 遗憾的是目前没有找到磁单极！ 二、电流的磁现象 载流导线与载流导线的相互作用 在磁铁附近运动的电荷受到磁力 磁铁与载流导线的相互作用 I N S 电流的磁效应 志同道合 奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851） 丹麦物理学家，发现了电流对磁针的作用，从而导致了19世纪中叶电磁理论的统一和发展。 在轧钢厂用电磁体收集并转移铁质碎片。 电流在周围空间激发磁场 那么磁性起源于什么呢？ （1）永久磁体 （2）电流 （电荷的运动） 1822年，安培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。 磁性起源于电荷的运动 磁单极的寻找仍在继续…… 静电荷 运动电荷 稳恒电流 静电场 稳恒磁场 电场 磁场 学习方法： 类比法 稳恒电流在真空中的磁场（真空中的静磁场） 描述磁场的基本物理量——磁感强度 电流磁场的基本规律——毕奥-萨伐尔定律 磁场的性质：高斯定理、安培环路定理 磁场对电流和运动电荷的作用： 洛仑兹力、安培力 磁介质中的磁场 主要内容 第六章 稳恒磁场 一、磁场 运动电荷 或电流 1 运动电荷 或电流 2 磁场 运动电荷在周围空间激发磁场，电流或运动电荷之间相互作用的磁力是通过磁场而传递的。 二、磁感强度（描述磁场的量） 磁场与电场一样，既有强弱也有方向，因此我们也引入了试探电荷－－运动点电荷 6-2 磁场 磁感强度 定义磁感强度B——主要以实验结果为基础 1 电荷沿着磁场方向运动时，不受磁场力作用，F=0 2 电荷垂直磁场方向运动时，所受磁场力最大，Fmax 方向：运动试探电荷通过某点时不受磁力的方向为该点的磁场方向。 大小：当运动电荷在某点P沿与磁场方向垂直的方向运动时，最大磁力Fｍ正比于运动电荷的电荷量ｑ，也正比于电荷的运动速率ｖ，但 在该点P具有确定的量值而与运动电荷的ｑｖ值无关。 磁感强度的定义可表述为 B的单位：N·ｓ/（C·ｍ）， 称为特斯拉T 1T＝104 G（高斯） 满足右手螺旋定则 脉冲星：表面磁场约为108T； 某些原子核附近：104T 超导磁体：可激发高达25T的磁场； 大型磁铁：可激发大于2T的恒定磁场； 地球磁场：大约10－4T； 室内：10-7~10-6T; 人体心脏：激发的磁场约为3×10－10T. 常见磁场的磁感强度大小 6-3 稳恒电流的磁场——毕奥－萨法尔定律 真空中载流导线的磁场与载流导线的关系. 一、毕奥－萨法尔定律 载流导线 电流元 I P . a 对一段载流导线 X Y a P 二、毕奥---萨伐尔定律的应用 1. 载流直导线的磁场 已知：真空中 建立坐标系OXY 任取电流元 写出分量式 dl l a 大小 方向 + 统一积分变量 + a dl P a l X Y + a P 无限长载流直导线 讨 论 无限长载流直导线 + a P 讨 论 半无限长载流直导线 无限长载流直导线 半无限长载流直导线 + a P 讨 论 直导线延长线上 无限长载流直导线 半无限长载流直导线 直导线延长线上 + 讨 论 无限长载流直导线 半无限长载流直导线 直导线延长线上 + 讨 论 p R 2. 圆形电流的磁场 已知: 真空中R、I 求轴线上P点的 建立坐标系OXY 任取电流元 分析对称性、写出分量式 大小 方向 统一积分变量 结论 方向： 右手螺旋法则 大小： x p R R 讨 论 若载流线圈有N匝，则 方向： 右手螺旋法则 大小： 普遍 当 概念 定律 方法 结论 电场 磁场 毕奥－萨伐尔定律 方向: 与磁场方向相同 单位: T(特斯拉) (高