大学物理——11-2毕奥-萨伐尔定律.ppt

复习： 2.磁感应强度的定义： * 磁场分布不随时间发生变化，一般可由恒 定电流激发而在电流周围空间产生。 1.恒定磁场： 磁感应强度 的方向： 小磁针在场点处时其N 极的指向。 磁感应强度 的大小： 3.安培力 电流元 置于磁感应强度为 的外磁场中时， 电流元所受的力为： 的方向：右手螺旋法则 与 方向相同 的大小： 复习： 匀强磁场中长为L的直线电流受的安培力: F 垂直纸面向内 I与B平行、F为零 I与B垂直、F最大 计算磁场的基本方法：我们可将载流导线分成无限多个小的电流元 的叠加。 电流元的磁场： 电流元可作为计算电流磁场的基本单元。然后根据叠加原理，就可以求出任意电流的磁场分布。 §11.2 毕奥－萨伐尔定律 磁 场： 取 一、毕奥－萨伐尔定律 真空中的磁导率 大小： 方向：右手螺旋法则 ? P 类似之处： 库仑场强公式： 毕奥－萨伐尔定律： (1) 都是微元场源产生场的公式：电荷元、电流元。 (3) 都是计算 E 和 B 的基本公式。通过与叠加原理结合使用，原则上可以求解任意分布的电荷的静电场与任意形状的恒定电流的磁场。 (2) 对比记忆 1 2 3 4 5 6 7 8 思考？判断下列各点磁感强度的方向和大小。 1、5 点 ： 3、7点 ： 2、4、6、8 点 ： 任意形状恒定电流的磁场： 利用毕-萨定律计算磁感应强度的基本方法： (1) 将电流分解为无数个电流元 ，任取一 ； (2) 写出dB 大小，图示dB方向； (3) 分析各个dB方向；将 dB 在坐标系中分解； (4) 对 dB 积分求 B = ?dB 矢量合成： P A1 A2 * 例11.2 载流长直导线的磁场。 解： 方向均沿 x 轴的负方向 二、毕奥－萨伐尔定律应用 ◆（1） 无限长载流直导线的磁场 P A2 A1 方向：电流与磁感强度成右手螺旋定则。 讨论 I I B I B X B 磁感应线的绕向与电流满足右手螺旋定则。 无限长载流直导线的磁场方向： ◆（2） 半无限长载流直导线的磁场 * P ◆（3）载流直导线延长线上任一点的磁感强度 分析：根据载流直导线的磁感强度公式 在沿电流方向的延长线上任一点处， P 在逆着电流方向的延长线上任一点处， 结论： 载流直导线延长线上任一点的磁感强度为零。 P 真空中，半径为 R 的载流导线 ，通有电流 I，称圆电流。求其轴线上一点 P 的磁感强度的方向和大小。 解：根据对称性分析 例11.3 圆形载流导线的磁场。 I x P * (2) 载流圆线圈的圆心处 (3) 一段圆弧在圆心处产生的磁场 I 如果由N 匝圆线圈组成 I (1) S 磁矩定义: 讨论 若 ◆ 在载流圆线圈轴线以外的空间，其磁感强度的分布大致如下图所示： I (4)如果由N 匝圆线圈组成,轴线上P点处的磁感应强度为： o R I o I * A d * + R o I I R o x 思考： 例11.5 载流直螺线管轴上的磁场 如图所示，有一长为 l，半径为 R 的载流密绕直螺线管，单位长度上绕有 n 匝线圈，通有电流 I。设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度。 解：由圆形电流磁场公式 p R * o p R 讨论 (1)无限长均匀密绕螺线管： 若 o p (2) 半无限长螺线管： x B O I 长直均匀密绕螺线管的磁力线： 三、运动电荷的磁场 P + q S 电流元内电荷数 一个运动电荷产生的磁场： 电荷电荷密度 n + × 适用条件 运动电荷的磁场 介绍：电子射线激发磁场 测定电子射线激发磁场的实验，验证了运动电荷的磁场，其实验装置如下图所示。 真空管 T 中的阴极 K 用电流加热后，发射出电子，经阴极K 与阳极 A 之间的电场(由电源 Es 提供电势差)加速，向阳极 A 运动，在穿过阳极 A 上的小孔 a 之后，因为没有电场，电子就在真空中匀速前进，最后射入金属圆筒 F，并把电荷传给它。在靠近真空管 T 的中部下方，放置两个小磁针，当电子流通过时，磁针发生转向相同的偏转，这就意味着电子流激发了磁场。 小磁针指向地球的南北极，说明地球是一个大磁场，你能定性地解释地磁场的成因吗？ 分析：地球是一个带有负电荷的球体，在地球的表面附近的大气层中也有净的负电荷分布。当地球自转时，其上分布的电荷一同旋转。 思考