第08章 电流与磁场-精品课程-大学物理=厦门大学.pptx

第八章电流与磁场§8-1 稳恒电流和稳恒电场 电动势§8-2 磁场和磁感应强度§8-3 毕奥─萨伐尔定律 §8-4 磁场的高斯定理§8-5 安培环路定理§8-6 磁场对运动电荷的作用§8-7 磁场对电流的作用§8-8 磁介质§8-1 稳恒电流与稳恒电场电动势一、电流强度与电流密度 1、电流 电流：导体内的载流子定向运动而形成电流。 形成电流的条件: 1) 导体中有载流子；2) 导体中有电场存在或导体两端有电势差. 2、电流强度：单位时间里通过导体某一截面的电量： dIII图342、电流密度电流密度: 通过垂直于正电荷运动方向的单位面积的电流强度: 电流密度为矢量, 其方向沿正电荷运动的速度方向: 电流密度反映了电流在载流导体内的分布: 电流线: 形象反映导体中电流的分布。3、电流强度与电流密度的关系: I1II2I2I=I1+I2I1=I2I1图354、稳恒电流的条件： I图37二、欧姆定律及其微分形式1、欧姆定律dII dl图372、欧姆定律的微分形式R1OR2?,?图38++-++-+-+－－非静电场的场强+++-A+B+-三、电源及电源电动势 1、电源非静电力： 电源：能提供非静电力以把其它形式的能量转化为电能的装置. 2、电源的电动势 在电源内将单位正电荷从负极移动到正极的过程中非静电力所作的功：闭合回路的电动势： RI? , r 图41四、含源电路的欧姆定律1、全电路的欧姆定律一般地：I2 I1 ABR1R2 I3? 2, r2? 1, r1 R3 ? 3, r3 C图432、一段含源电路的欧姆定律 一般地：? 1=8(V) r1= 1(?)R1=2(?) ABIR2=3(?) ? 2=36(V) r2= 1(?)图44解： §8-2 磁场与磁感应强度一、磁现象的本质1、磁现象 早期观测的磁现象INS奥斯特实验（1819年） 在载流导线附近的小磁针会发生偏转NIFS安培实验（1820年）（1）磁体附近的载流导线受到力的作用：---+IIII++-+（2）电流与电流之间存在相互作用：电子束（3）磁场对运动电荷的作用：+SN2. 磁现象的本质 一切磁现象都起源于运动电荷（电流），磁相互作用的本质是运动电荷（电流）之间的相互作用。 分子环流：电子绕原子核运动和电子自旋所形成的电流。物质的磁性取定于物质中分子电流的磁效应之总和。磁场运动电荷运动电荷二、磁场1. 磁相互作用的场的观点 2. 磁场：运动电荷（电流）周围空间存在的一种场。3. 磁场的的基本性质： 对处在磁场中的运动电荷（电流）产生力的作用 F+v三、磁感应强度描述磁场性质的物理量定义磁感应强度的大小：Fmax定义磁感应强度的方向：§8-3 比奥－萨伐尔定律rdB?PIdl一、毕奥─萨伐尔定律 电流元:rdB?PIdl(?o= 4 ??10-7 T·m·A-1)rdB?PIdl二、毕奥─萨伐尔定律的应用1. 解题要点PadBrxdx2. 几种常见电流的磁场(I)（1）直线电流的磁场：?1??2oI解:无限长载流导线：?1= 0 , ?2 = ?dBdByrR?xxPdBx（2）环形电流的磁场 解：By = 0 Ix = 0（圆心）：??????????????????????????R ?xP dx⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙图5（3） 载流直螺线管内部的磁场 无限长螺线管： ydBydBP?dBxyrdIoaxdxIx例8-3、无限长载流平板，宽度为a ，电流强度为I 。求正上方处 P 点的磁感应强度。?解：?RRdBrxxoPdr例8-4、半径为 R 的圆盘均匀带电，电荷密度为? 。若该圆盘以角速度 ? 绕圆心 O 旋转，求轴线上距圆心 x 处的磁感应强度。?RRdBrxxoPdr解：§8-4 磁场的高斯定理一、磁感应线1. 定义 2. 性质1）永远闭合（与电流相互套联）2）永不相交dS?二、磁通量 通过磁场中任一给定曲面的磁力线总数，称为通过该曲面的磁通量 闭合曲面： 三、磁场的高斯定理穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零 高斯定理表明，磁场是无源场.rdr例8-5 如图，已知：I，a，b，l ， 求：通过矩形平面的磁通量。rdr解：§8-5 安培环路定理rBrrjd+rdrrcbrIdlqra一、 安培环路定理无限长直电流的磁场：一般情况： I2I3I1图8二、安培环路定理的应用 —— 求解具有对称性的磁场分布1、解题要点:2. 几种常见电流的磁场（II） （1）无限长圆柱形载流导体的磁场 （2）长直螺线管的磁场ab??????????????????????dc⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙图9?????··??···r·??····??···??????（3）螺线环内的磁场ROI rdrDARBCR图105解： §8-6 磁场对