物理学教程(第二版)11-3磁感应强度(新).ppt

* * 真空中的 恒定磁场 第十一章 S + N 电子束 d S B θ 人类发现磁现象要比发现电现象早得多早在公元前数百年古籍中就有了磁石能吸引铁块的记载。 　　 元代指南龟 中国古代 对磁现象的认识 《论衡》中曾有记述：“司南之杓，投之于地，其柢指南”. 东汉王充 司南之杓 在战国晚期成书的《吕氏春秋》中，就有 “慈石召铁，或引之也”的话。这种吸铁性曾被喻为慈母爱恋子女，因此，秦汉以前，都把磁石写成“慈石”。 我国东汉时期的王充指出古代的“司南酌”是个指南针，并在11世纪的《武经总要》（1044年）中叙述了制造指南针的方法。12世纪初我国已将指南针用于航海船上，而指南针传入欧洲已是1190年的12世纪末了。 慈石 司南酌 S N 马蹄磁铁 　　 北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中记述一种磁性指向仪器: 　 沈括的指南针 沈括还着重指出指南针所指的方向“常微偏东，不全南也”。这是中国有关磁偏角的最早记载 大连出土元代磁州浮针瓷碗 北宋初年，（ 1044 ）年曾公亮的《武经总要》介绍了一种“指南鱼” 　　 元代的《事林广记》中记载有木刻指南鱼和木刻指南龟。木龟有拇指大, 腹开一窍，嵌入天然磁石，然后用蜡封住, 旋定以后会指南。木鱼没入水中可以自由旋转，旋定以后也会指南。 木龟 磁石 黄蜡 指针 木板 竹钉 元代指南龟 木龟和木鱼 明代航海用水罗盘 自南宋至明中叶: 我国航海中所用的罗盘，都是“水罗盘”所谓水罗盘，是指磁针浮于水面，没有固定支点的水浮针盘。明初随郑和下西洋的巩珍，在他的《西洋番国志》自序中曾对这种水罗盘作了记述： “皆水木为盘，书刻干支之字，浮针于水,指向行舟。” (1522 - 1566) 南宋咸淳年间(1265～1274)吴自牧在《梦梁录》里记道： “风雨冥晦时惟凭针盘而行，乃火长掌之，毫厘不取差误盖一舟人命所系也” 这是中国航海中使用罗盘的最早记载。 §11-3 磁感应强度 磁场的高斯定理 一. 基本磁现象 S N 磁铁间的相互作用 S N 同性相斥 异性相吸 S 极、N 极集于一体，至今尚未找到磁单极。 I S N 电流对磁铁的作用 奧斯特实验 （丹麦物理学家） 奧斯特从1807年到1820年用了将近13年时间寻找电流对磁针的作用,未果。 1820年4月终于发现在通电直导线附近小磁针发生偏转，后来又发现磁铁也可以使导线发生偏转。 I S N 电流对磁铁的作用 奧斯特实验 （丹麦物理学家） I I F F 电流与电流之间的相互作用 以后要学习的电流在磁场中所受的磁场力“安培力” 磁场对运动电荷的作用 S + N 电子束 电子实验使用的示波器、家用电视机中的显像管都体现了磁场对运动电荷的作用 运动电荷与运动电荷的相互作用 静止电荷之间只产生电场，运动电荷之间不仅产生电场而且产生磁场 + v F e 电力 F m 磁力 F m 磁力 + v F e 电力 所有磁现象可归纳 A 运动电荷 A的磁场 B 运动电荷 B的磁场 生产 产生 于用作 作用于 运动电荷与运动电荷之间、电流和电流之间、电流（或运动电荷）与磁铁之间的相互作用，都可以看成是它们中任意一个所激发的磁场对另一个施加作用力的结果。 实验证明：运动电荷在磁场中要受到磁力作用 2.当电荷沿某一特定方向运动时磁力为零 规律： 二、磁感应强度矢量B 3.当电荷运动方向和磁场方向垂直时，所受磁力最大。并且： F ∝ ⊥ q v 4. 磁力与电荷量、运动速度的比值 是一定的，和 无关，这个比值在磁场中不同位置处有不同的量值，它反映了磁场的空间分布。 F ⊥ q v q v 1. 磁力大小和电荷运动方向有关 磁感应强度B 的大小: v B F m 磁感应强度B 的方向: （式中的v为正电荷运动方向） 定义： q F m v B + o x y z B + - v v v B ∥ F ＝0 o x y z B + - v v F m F m v B ⊥ F ＝ F m 磁力大小和电荷运动方向关系 B = F ⊥ q v F m v × 1T = 104 Gs（高斯） = N C m/s . = T（特斯拉） 磁感应强度B 的单位：特斯拉(Tesla) T = F m q v B 牛顿 库仑 米/秒 测量磁场时，理论计算上一般是用T 单位，但有的时候在实际工程上也有用“高斯”作单位的。例如：测量地球某处的磁场、通电导线周围的磁场强度时用“高斯计”。 磁场力F 、运动电荷q 、磁感应强度B 三者之间的矢量关系式 F ＝ v q × B 三. 磁感应线： 直线电流的磁感应线 B