第7章第1节磁场的基本概念与计算.pptVIP

R1 r R2 , 同理 R2 R3 I R1 I r R2 r R3 , R2 R3 I R1 I r r R3 , B = 0 R2 R3 I R1 I r 小 结 高斯定律 安培环路定理 第7章 电磁现象 第一节 1 磁场的基本概念 2 磁场 磁感应强度 3 高斯定理 4 安培环路定理 静止电荷——静电场 运动电荷——电场、磁场 稳恒电流产生的磁场不随时间变化——稳恒磁场 稳恒磁场 内容： 描述磁场的基本物理量——磁感应强度 电流磁场的基本方程——Biot-savart定律 磁场性质的基本方程——高斯定理与安培环路定理 磁场对电流与运动电荷的作用——Lorentz力、Ampere力 一、磁现象及其规律 磁性 天然磁石或人工磁铁吸收铁(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 条形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的，分别称为磁铁的两极（N、S）。 目前未发现磁单极 一、磁现象及其规律 磁力——磁体之间的相互作用力，同极相斥，异极相吸 磁针和磁针 二、电流的磁效应 磁铁与载流导线的相互作用 I N S N S N S 电流的磁效应 二、电流的磁效应 载流导线与载流导线的相互作用 在磁场中运动的电荷受到的磁力 运动电荷会激发磁场； 运动的电荷在磁场中将受到磁场力的作用； 一切磁现象起源于电荷的运动，磁场力就是运动电荷之间的一种相互作用力。 小结 1、磁场 磁感应强度 在运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质。 1、概念 磁场对磁体、运动电荷或载流导线有磁场力的作用； 载流导线在磁场中运动时，磁场力要作功——磁场具有能量。 2、磁场的特性 一、磁场 二、磁感应强度 需要一个既具有大小又有方向的物理量来定量描述磁场。 实验：运动电荷在磁场中的受力情况 – + Fm v 磁场力F与运动电荷的电量q和速度v以及电荷的运动方向有关。 在磁场中的任一点存在一个特殊的方向，当电荷沿此方向或其反方向运动时所受的磁场力为零。 （该特殊的方向即为B的方向） 二、磁感应强度 在磁场中的任一点，当电荷沿与上述特殊方向垂直的方向运动时，电荷所受到的磁场力最大（计为Fmax），Fmax /qv是与q、v无关的确定值。 ? q 3、磁感应强度的定义 磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax /qv 反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征 定义矢量函数B，规定它的大小为 方向为放在该点的小磁针平衡时N极的指向。 ——磁感应强度 4、单位 特斯拉 T Tesla ? q ? B v Fm F与v、B的方向遵从右手螺旋定则 F与dl、B的方向遵从右手螺旋定则 5、方向 三、磁感应线 1．磁感应线： 用来描述磁场分布的曲线。 磁感应线上任一点切线的方向——B的方向。 B的大小可用磁感应线的疏密程度表示。 磁感应线密度：在与磁感应线垂直的单位面积上的穿过的磁感应线的数目。 2、几种典型的磁感应线 I B 载流长直导线 圆电流 载流长螺线管 3、磁感应线特性 磁感应线是环绕电流的无头尾的闭合曲线，无起点无终点； 磁感应线不相交。 一、磁通量 1、磁通量定义： 通过磁场中某一曲面的磁感应线的数目，定义为磁通量，用Ф表示。 2、 磁通量 磁场的高斯定律 一、磁通量 2、计算 dS dS c. 通过任一曲面的磁通量 dS 3、说明 规定n的方向垂直于曲面向外 磁感应线从曲面内穿出时， 磁通量为正(θπ/2, cosθ0) 磁感应线从曲面外穿入时， 磁通量为负(θπ/2, cosθ0) 穿过曲面的磁通量可直观地理解为穿过该面的磁感应线条数 单位：韦伯(wb) 1Wb=1T·m2 二、 高斯定律 1、内容 通过任意闭合曲面的磁通量 必等于零。 2、解释 磁感应线是闭合的，因此有多少条磁感应线进入闭合曲面，就一定有多少条磁感应线穿出该曲面。 S 一、毕奥－萨伐尔定律 dq→dE→E Idl→dB→B 毕奥－萨伐尔根据电流磁作用的实验 结果分析得出电流元产生磁场的规 律，这一规律称为毕奥－萨伐尔定律。 3、 安培环路定理及应用 内容 电流元Idl在空间P点产生的磁场B为： 称为真空磁导率 dB、dl、r的方向关系可由 右手螺旋确定 由叠加原理可知 任一电流产生的磁场 说明 电流元Idl 的方向即为电流的方向； dB的方向由Idl 和r确定，即右手螺旋法则确定； 毕奥－萨伐尔定律是求解电流磁场的基本公式，利用该定律，原则上可以求解任何稳恒载流导线产生的磁感应强度。 载流长直导线的磁场 因为各电流元产生的磁场方向相同， 磁场方向垂直纸面向里，以画×显示。