第10-12章电流的磁场(10-1.pptVIP

* 1、电流与电流密度 （1）.电流 设在 时间内通过导体某一截面的电荷量为 ,则电流 强度: 标量 方向:正电荷运动的方向 单位:A(安培) 形成电流的带电粒子(称载流子):电子,质子,正负离子等 十一、 稳恒电流与磁场 （一） 稳恒电流 （2）、电流密度 则通过任一截面的电流： 定义：电流密度是一个矢量，在导体中某一点 该矢量的方向代表该点电流的方向；其 大小等于通过与该点电流方向垂直的单 位面积中的电流值。记为：“j”。 单位： *讨论： 1）导体中有n种载流子。 表示第i种载流子的数密度、电量和速度， 表示该载流子的电流密度，则通过 面的电流 总电流密度 则 2）导体只有一种载流子——自由电子，但各自由电子 速度不同。 设电子电量为e，单位体积内以速度 运动的电子数为 则： 平均速度 n为单位体积中总电子数 无外场时，电子作无规则热运动 ，所以无电流 3）对于一个有限的面积S，通过它的电流应为通过各面 元的电流的代数和。 S 在电流场中，通过某一面积的电 流就是通过该面积的电流密度的 通量，是一个代数量。 4）通过一个封闭曲面S的电流。 据电流密度的意义知，实际表示净流出封闭面的电流。 根据电荷守恒定律，经封闭面流出的电量应等于面内电荷 的减少，即 电流的连续性方程 2、欧姆定律和电阻 （1）、欧姆定律 而 电阻定律 是电阻率 是电导率 （2）、欧姆定律的微分形式 代入 得 3、电动势 （1）、维持稳恒电流的条件 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － A B I I ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － A B I I R + - （2）、电源的电动势 定义：把单位正电荷从电源负极通过电源内部移到正极 非静电力所做的功。 若电源移动电荷dq时，做功dA，有： 设 为非静电力场强，则dA 则 由于 仅在电源内部，在外部 标量 方向：由负极经电源内部到正极 1、磁场 S N 磁铁 S N 磁铁 电流 电流 磁场 磁场 磁场---磁铁或电流周围存在的一种能显示磁力 的物质。 对外表现： （1）磁场对磁铁、对电流、对运动电 荷均有磁作用力； （2）载流导体在磁场中移动时，磁场 的作用力对它作功。 （二）磁场 磁感应强度 2、磁感应强度 设元线圈面积为 ，电流为 试验元件：小载流线圈 元线圈的磁矩 ： 实验发现：将载流线圈放入稳恒磁场中，受磁力矩作用 而转动，转至某一方向稳定平衡（称线圈平衡 位置）。 载流线圈从平衡位置转过 时，受磁力矩最大 引入磁感应强度 单位：特斯拉（T） 磁场中相同点: 相同 磁场中不同点: 不 相同 规定：1）磁力线上各点的切线方向应代表该点 的磁感应强度的方向。 2）通过垂直于磁力线单位面积的磁力线 数应等于这一点磁感应强度的大小。 N S 3、磁感应线 N N S S N S I I I 特点： （1）任何两磁感应线不相交且自成无头无尾的闭 合线（涡旋场） （2）磁感应线越密的地方磁场越强。磁感应线总 与电流相套合，且符合右手螺旋法则。 毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart law）是载流导线激发磁场的基本规律，它是19世纪20年代，法国科学家毕奥和萨伐尔以他们的实验工作为基础，在数学家拉普拉斯的帮助下，得到的关于载流导线中任一电流元在真空中任意一点产生的磁应强度所遵循的规律。 矢量式 其中 真空中的磁导率 有限载流导体： 的方向： 垂直于电流元 与 组成的平面， 指向由右手螺旋确定。 （四）毕奥－萨伐尔定律 1、毕—萨定律 P θ 2、毕－萨定律的应用 例11－1 求载流直导线的磁场。 方向： 垂直纸面向里 解:在载有电流I长度为L的直导线上取一电流元 ,则 它在距离导线a的P点产生的磁感应强度大小为 可看出导线上各电流元在P点 产生的 的方向相同.因 此求磁感应强度 的矢量积分 变成标量积分.即 统一变量 讨论:①若是无限长直导线, θ1=0,θ2=π,则 ②若是半无限长直导线,则 ③对载流导线延长线上一点,B