大学物理洛伦兹力、B-S定律.pptVIP

* “方家以磁石磨针锋，则能指南， ——沈括《梦溪笔谈》 然常微偏东，不全南也。” 第14章 稳恒磁场 §14-1 磁场的描述 1、一切磁现象都源于电荷的运动。 2、电流（运动电荷）在其周围产生磁场。 3、磁场对身处其中的电流（运动电荷）的作用力→磁力(magnetic force ). 1820年 奥斯特 磁针的一跳 电流的磁效应 法国物理学家迅速行动 阿拉果 安培 毕奥 萨伐尔 拉普拉斯 从奥斯特磁针的一跳到对磁现象的系统认识只用半年时间。 一、基本磁现象 二、 磁感应强度与洛伦兹力公式 1、 洛伦兹力(Lorentz force) 运动带电粒子在磁场中受力： ——洛伦兹力 ——带电粒子相对于观察者的速度 ——描述磁场(magnetic field)性质的矢量， 实验表明： 叫磁感应强度(magnetic induction). 2、磁感应强度的一种定义 定义 大小： 方向： SI制中， 的单位： Tesla (T) 特斯拉（特） 3、洛伦兹力的特点 ? +q ? 方向： 大小： 也服从叠加原理。 ? ? ? ? ? ? + - ● ● ● ● ● ● 不作功，只改变速度的方向，不改变速度的大小。 特点： 4、磁感应线（ 线） (1) 线上某点的切向即为该点 的方向。 (2) 线的密度给出 的大小。 各种典型的磁感应线的分布： 直线电流的磁感线 圆形电流的磁感线 直螺线管电流的磁感线 环形螺线管电流的磁感线 在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。 绚丽多彩的极光 星空极光 线的特点： （1）任何两条 线不相交。 （2）每一条 线都闭合 ?磁场是涡旋场、无源场。 （3） 线和闭合电流回路互相套连， 线方向与 I 方向服从右手螺旋法则。 §14-2 毕奥-萨伐尔定律(Biot—Savart law) I θ 一、B-S定律 电流元 在P点产生的磁感应强度为： 大小： 方向： 同 . 其中： （真空磁导率） P 电流元的磁感应线在⊥电流元的平面内， 是圆心在电流元轴线上的一系列同心圆。 电流元 整个载流导线 L 在P点产生的磁感应强度为 磁感应线绕向与电流流向成右手螺旋关系。 电流元不在自身方向上激发磁场。 （叠加原理） I θ P 电流元 二、B-S定律的应用 1、直线电流的磁场（书p70） 在P点产生 大小： 方向：? 所有电流元产生的 同向。 统一积分变量： I P a O l ? ?1 ?2 ?1 、 ?2分别是直导线两端的电流元与它们到P点的径矢之夹角。 的方向，与I 流向成右螺关系。 讨论： (1)若P点在直导线或其延长线上？ B=0 (2)若导线无限长呢？ ?1=0 ，?2=? ? (3)若导线为半无限长呢？ I P a O l ? ?1 ?2 ? R I O X ? ? x P 2、圆电流轴线上的磁场（书p71） 对称性分析： 关于OX轴对称的两电流元在P点产生的磁场叠加后，只剩下∥轴的分量。 ∴ P点磁感应强度的方向与I流向成右螺关系。 讨论： （1）在圆心O(x=0)处: （2）若不是完整的圆电流，是张角为? (rad)的弧电流？ 在圆心O处: ? R O I 方向？ R I O X ? ? x P 设想：将圆电流n等分， 则每等份对圆心处磁场的贡献是相等的！ *