第9章稳恒电流的磁场.ppt

§9.4 安培环路定理 主要内容： 1. 安培环路定理 无限长均匀载流空心圆柱导体的磁场 无限长载流密绕螺线管的磁场 螺绕环电流的磁场分布 无限大平面电流的磁场 2. 安培环路定理的应用 第9章 稳恒电流的磁场 磁悬浮列车以电磁力将列车浮起，使列车在高速行驶中始终与轨道保持1厘米左右的距离，由于避免了与轨道的直接接触，行驶速度也大大提高，可达到550km/h或更高。 §9.1 磁场 磁感应强度 主要内容： 1. 基本磁现象 2. 磁场 3. 磁感应强度 9.1.1 基本磁现象 N S 磁 场 磁现象(1) 磁体 磁体 磁现象(2) 磁体 电流 N S 磁现象(3) S N 磁体 电流 磁现象(4) 电流 电流 磁现象的本质？ 运动电荷 §9.1 磁场 磁感应强度 (分子电流) 9.1.2 磁感应强度 电流元模型： 磁场力 与 和 满足 ——安培力公式 定义磁感应强度 的方向: 定义 磁感应强度 的大小: 说明 在该点处静止小磁针的N极指向 【实验规律】电流元受力： 磁感应强度有多种定义方法，除上述方法外，还可以用运动电荷在磁场中的受力来定义。 ? —— 引入试验电荷q0 §9.2 毕奥－萨伐尔定律 主要内容： 1. 毕奥－萨伐尔定律 载流直导线的磁场 载流圆线圈轴线上的磁场 绕轴旋转的带电圆盘轴线上的磁场和圆盘的磁矩 载流螺线管轴线上的磁场 3. 运动电荷的磁场 2. 毕奥－萨伐尔定律应用举例 实验结果 点产生的 在 大小： 点产生的 在 方向：... —— 真空中的磁导率 SI制中 基本思路： ? 磁场叠加原理 9.2.1 毕奥－萨伐尔定律 §9.2 毕奥－萨伐尔定律 例： 的方向 ——右手法则 方向讨论 例1. 载流直导线的磁场 I a 解： 求距离载流直导线为a 处一点 P 的磁感应强度 分析 选电流元 的大小 的方向 的大小 方向：如图 所以 P 9.2.2 毕奥－萨伐尔定律应用举例 根据几何关系： I P a l （1）无限长直导线 方向：右螺旋法则 （2）半无限长直导线 P a I 1 2 讨 论 I P ? [扩展] 无限长载流平板的磁场 I b P 解： X Y 0 求: 平板中线正上方垂直距 离为 y 的P点处的磁感 应强度. (宽度为 b,电流为 I ). 分析 磁场叠加原理 选择合适的基础单元 (y) I b P X Y 0 (y) ?1 x 方法:叠加原理;基础单元;对称性;投影;积分. （1） （2） （3） （1） (无限长载流直导线) （2） 无限大板 i i 讨 论 方向: I b X Y 0 ?1 例2. 载流圆线圈的磁场 R X 0 I 求轴线上一点 P 的磁感应强度. 根据对称性 方向满足右手定则 r 分析 解 P 方法: 电流元;dB的大小,方向; 对称性;投影;积分. x (1) 载流圆线圈的圆心处 讨论 一段圆弧在圆心处产生的磁场 (2) 轴线上的磁感应强度 定义 磁矩 磁感应强度 “磁偶极子” 例题求绕轴旋转、带电为 q 的圆盘轴线上的磁场和圆盘的磁矩. O X R q 解： x p r 分析： 旋 转 ? 电 流 叠加原理 ? 基础单元 圆盘圆心处 方向沿 X 轴正向 r dr x 载流螺线管轴线上一点P的磁感应强度B 解 例 求 设有一均匀密绕螺线管, 半径为R, 单位长度上的匝数为n,螺线管通有电流I (1) 无限长载流螺线管 讨论 (2) 半无限长载流螺线管 第9章 稳恒电流的磁场 (magnetic field) 基本的磁现象 磁感应强度 ——安培力公式 毕 - 沙定律及其应用 (磁偶极子) I S 磁距定义 一段载流直导线的磁场 载流圆环的磁场 匀角速度旋转的均匀带电圆盘 (1) 无限长载流螺线管 讨论 (2) 半无限长载流螺线管 (3) x L 9.2.3 运动电荷的磁场 电荷数密度 一个电荷产生的磁场 电流强度 【构造电流元】 q p 如图的导线，已知电荷线密度为 ? ，当绕 O 点以 ? 转动时 解 线段1： O 点的磁感应强度 例 求 线段2： 同理 1 2 3 4 ? 1 2 3 4 ? 线段3： 线段4： 同理 §9.3 磁通量 磁场的高斯定理 主要内容： 1. 磁场线 2. 磁场线的特征 4. 磁场的高斯定理 3. 磁通量 9.3.1 磁通量 (1) 在磁场中画出一簇曲线,让曲线上每一点的切线方向代表该点处磁感应强度 的方向