第15讲 从肱感应强度 毕萨定律 .pptVIP

* 静止电荷对静止电荷和运动电荷的作用，均满足库仑定律。运动荷对静止电荷的作用不遵守库仑定律，而高斯定理仍然成立。 静止的电荷周围—电场 运动的电荷周围—电场和磁场 主要内容： 1. 描述磁场的基本物理量——磁感应强度。 2. 反映磁场性质的两条定理——磁场的高斯定理和安培环路定理。 第10章 稳恒磁场 Magnetic Field 10.1 磁场 磁感应强度 一 基本磁现象 1 磁铁及其特性 分类： 天然磁铁: 磁铁矿（Fe3O4） 人造磁铁： 特性： 能吸引铁、钴、镍等物质 — 磁性; 具有两极: N极, S极 — 磁性最强的部分; 磁体间有相互作用力, 且同性相斥,异性相吸 — 磁力 N S 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 磁铁与载流导线的相互作用 奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851） 丹麦物理学家，发现了电流对磁针的作用，从而导致了19世纪中叶电磁理论的统一和发展。 I I I N S 奥斯特发现电流的磁效应 安培发现通电线圈如同磁针 2 电流的磁效应 磁性的起源 电流与磁铁、电流与电流之间都有具有相互作用，一个载流线圈的行为与磁铁的行为一样; 电流与电流及磁铁之间的相互作用与磁铁和磁铁之间的相互作用具有相同的性质。 安培假说：（1822年） 一切磁现象都起源于电流。 磁铁的磁性是由于其中存在着微小的环形分子电流. 整个物体的磁效应就是所有分子电流对外界磁效应的总和。物质磁性的本质在于其分子电流的有序排列 。 原子核外的电子绕核高速运动，同时电子还有自旋运动, 这些运动整体上表现为分子环流，这便是物质磁性的基本起源。 - + S N N S ① 电流的磁效应 ② 安培假说 磁性的起源 分子环流说至今还只能是一个假说: 三个疑点还未查明 ③ 悬疑问题 ¤ 中子的自旋磁矩(spin magnetic moment) 中子是电中性的，可是中子具有自旋磁矩。 地质考古学发现, 在地球漫长的演化历史中, 曾有过几次地磁场的极性倒转. 对太阳磁场的观测也发现了其极性反向的证据. 地磁场反向周期大约104～105年, 反向过渡期约103年. 并且, 近百年的观测数据表明, 目前地磁场在衰减, 预计衰减到零后又将继而反向增强. ¤ 地球磁场倒转 ¤ 磁单极子（magnetic monopole） 安培的假说——不存在磁单极子 相对论量子理论——存在磁单极子，并且由此可以解释电荷的量子化。 1931年, 英国科学家狄拉克预言磁单极子的存在； 1982年, 美国斯坦福大学首次宣布发现磁单极子； 2009年9月, 德国科学家首次在实物中发现磁单极子的存在. ④ 结论 除上述悬案外，一切磁现象都可以归结为运动电荷(即电流)之间的相互作用。 磁力是电荷之间的另一种作用力。 运动电荷A A 的 磁场 B 的 磁场 产 生 作 于 用 产 生 作 于 用 运动电荷B + 磁铁和运动电荷（电流）会在周围空间激发场---磁场。磁铁与磁铁，磁铁与电流，电流与电流之间都是通过磁场相互作用的。 磁场的基本性质：对运动电荷（电流）有力的作用。 电流 磁场 电流 注意：无论电荷是运动还是静止，它们之间都存在着库仑相互作用，但只有运动着的电荷之间才存在着磁相互作用。 二 磁场 磁场是一种物质，其物质性体现在： 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。 这表明磁场具有能量. 稳恒磁场—在空间的分布不随时间变化的磁场。 ¤ 当运动电荷速度与磁场方向垂直时受到洛伦兹力 fL 最大。 当把运动电荷q 放在磁场中后，它会受到一种与其速度v有关的力，这个力称为洛仑兹力。 ¤ 当电荷运动速度与磁场方向一致时电荷受力为 0 。 1 定义 磁感应强度 三 磁感应强度 方向: 小磁针在该点平衡时，N 极的指向。 磁感应强度是反映磁场性质的物理量，与引入到磁场的运动电荷无关。 大小： 国际单位：T（特斯拉） 工程单位常用高斯（G） 1T = 104G ～5×10-5T 地球表面 ～0.3T 太阳黑子内部 ～10-2T 太阳表面 ～3×10-10T 人体 ～7×104T 目前最强人工磁场 ～106T 中子星表面 ～1012T 原子核表面 10.2 毕奥－萨伐尔定律 一 毕奥－萨伐尔定律 1 引入 电流元Idl在空间P点产生的磁场B为： μ称为真空磁导率。 dq→dE→E Idl→dB→B 毕奥－萨伐尔根据电流磁