2012第7次课13.1-2磁场 磁感应强度.pptVIP

* 第13章 真空中的恒定磁场 中国《三辅黄图》记载：秦始皇统一中国后，特命工匠用磁石筑门，防备刺客暗藏铁器进宫行刺。 《吕氏春秋·精通》上说：“慈石召铁，或引之也。” 《论衡》中描述的司南勺被认为是最早的磁性指南工具。 《管子·地数篇》中有：“上有慈石者,其下有铜金” §13-1 磁场 磁感应强度 一、基本磁现象 磁性：能吸引铁、钴、镍等金属物体。 地球是一天然磁体 同性磁极相互排斥 异性磁极相互吸引 磁极：磁性最强的区域（磁铁的两端）。 单一磁极不存在。 北(磁S) 南(磁N) 磁体分两极： N极、S极 I F I I 结论: 无论是磁铁与磁铁之间的力，还是磁铁和电流，电流和电流之间的力本质是一样的，统称为磁力。 I S N 二、电流的磁效应 1820年奥斯特 1822年安培假说: 1）一切磁现象都是电流产生的。 2）磁体中的分子电流是磁性的来源。 S N I 三、磁作用的电本质 3）磁现象的电本质： 一切磁现象都来源于电荷的运动，磁相互作用本质上是运动电荷间的相互作用。 四、磁场 磁感应强度 1. 磁场 磁场对磁体、运动电荷或载流导体有磁力的作用； 载流导体等在磁场中运动时，磁力要做功。 2. 磁感应强度 运动电荷 (电流) 运动电荷 (电流) 磁场 描述磁场强弱和方向的物理量。 用试验运动电荷(q,v) 在磁场中的受力特点来定义: 受力大小与试验电荷电量q和速度大小v成正比，并且与运动方向也有关： 实验发现： F=0 Fm 存在一个特征方向，当电荷沿此方向（或其反方向）运动时，所受磁力为0； 电荷运动方向与上述方向垂直时受磁力最大Fm，且 Fm ∝qv， 定义磁场方向； Fm /(qv)定义磁场强弱。 方向：放在该点的试验小磁针平衡时的N极指向； 大小：试验运动电荷在该点垂直于磁场运动时所受的力Fm与qv的比值。 即： 说明： 单位：国际制：特斯拉（特，T）=NsC-1m-1 常用单位：高斯（G）=10-4 特 (2) 数量级：地磁：10-4T，永磁体：10-2T， 大型电磁铁：2T 思考：为什么不能像定义电场强度一样定义磁感强度？ 定义： 空间某点磁感应强度 q dq L I 思路：类比电场 恒定电流与其产生的磁场之间有什么关系呢？ P I, l 大小: --真空磁导率 方向: 右手螺旋规则 一、毕奥-萨伐尔定律 §13-2 毕奥-萨伐尔定律 --电流元 任意载流导线的磁场： 计算方法： 1.分解 2.分别积分 3.合成 I P a B 二、毕奥-萨伐尔定律的应用 1.一段载流直导线产生的磁场 解： ? l 方向：垂直于板向里 取电流元 统一变量： 说明： 2）对无限长直载流线: 3）对半无限长直载流线端点附近: B I ?1 ?2 P a L 4）若P点位于直导线的延长线上，则B=0 1）B的方向用右手螺旋法则确定; x R O 2. 环形电流轴线上的磁场 由对称性：总磁场沿x轴 q 方向：右手螺旋法则 设载流圆线圈半径为 ，电流强度为 ，求轴线上距圆心为 的 点的磁感应强度。 x P （1）x=0处(圆环中心)： （2）N匝线圈：I?NI （3）张角为q的圆弧电流在圆心处产生的B： 说明 q x R O x P 概念 定律 方法 结论 电场 磁场 点电荷: 电流元: 带电直线: 长直电流: 带电圆环: 圆环电流: 练习: 一根无限长直导线中间弯成半径为R的半圆 形，通以电流I，求半圆形圆心处的磁场。 I a b c d R O R P x dx b 设螺线管单位长度的匝数为n 一匝线圈产生的 ndx匝线圈产生的 3. 载流直螺线管轴线上的磁场 I x 1）无限长直螺线管 2）半无限长直螺线管 端点的圆心处 R P b2 4. 运动电荷的磁场 设电流元Idl有dN个带电粒子： 求：单个粒子在P点产生的磁场 已知:n,q,v 方向 S P 单个运动带电粒子在P点产生的磁感强度: 方向: 方向 若 方向同 若 方向与 相反 运动电荷在它周围产生的磁场（对正负电荷都成立） 例 如图一电子绕半径为r的圆周以速率V运动。求中心处的磁场。 解：法1:用求运动电荷的磁场的方法 - r v 法2:用求电流的磁场的方法 右手螺旋定则求方向 方向 附加题：一正方形载流线圈边长为 b,通有电流为 I，求正方形中心的磁感应强度 B。 作业: 13.11, 13.12, 13.13