真空中的稳恒磁场102磁场磁感强度.pptVIP

醉雪—风随心动 醉雪—风随心动 §10--2磁场 磁感应强度 磁场的高斯定理 N S N 一 磁场 (Magnetic Field) 1、磁铁有南北极，同性相斥，异性相吸。 2、无独立的磁极－磁单极。 3、所有磁现象的根源是电流产生 ———安培分子电流假说 运动电荷 运动电荷 磁场 1 磁现象 早期观测的磁现象 奥斯特实验（1819年） N S I 在载流导线附近的小磁针会发生偏转 安培实验（1820年） S N F I (1) 磁体附近的载流导线受到力的作用： (2) 电流与电流之间存在相互作用 I I + + - - I I + + - - S + (3) 磁场对运动电荷的作用 电子束 N 2 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。(安培) 3 磁场 (1) 相互作用的观点 (2) 磁场的基本性质 a、力的表现：磁场对放入其中的磁铁、运动电荷或 载流导体有作用力。 运动电荷（电流）周围空间存在的一种特殊物质—磁场。 磁场 电流(运动电荷) 电流(运动电荷) b、功的表现：载流导体在磁场中运动时磁场会做功。 如何来描述磁场？ 实验表明：磁场与电场一样，既有强弱，又有方向。 类比电场：单位试验正电荷所受的电场力的大小和方向来描述电场--电场强度 通过对载流试验线圈所受的磁力矩的大小和方向进行研究，最终会得到一个描述磁场性质的物理量，这个物理量就是磁感应强度。 二 磁感应强度 试验线圈 的方向：与电流方向成右手螺旋关系 I 线度足够小 不影响待测磁场 磁矩 (Magnetic Induction—B) 电流足够小 在线圈内部磁场性质处处相同 保证其产生的磁场与外磁场 相比，可忽略不计 （同试验电荷类比，仅是一个物理模型） -- 反映载流线圈物理 特性的物理量。 线圈在磁力矩的作用下，会发生转动，达到某一位置时线圈不再转动，此位置为平衡位置，此时线圈受到的磁力矩为零。此位置试验线圈的法线方向 就是磁感应强度 的方向 实验现象 实验总结： (1) 平衡位置磁力矩为0 (2) 磁力矩Mmax∝ m 方向： 磁感应强度 大小： I 小磁针北极所指的方向 平衡位置时线圈的法向 单位：磁矩m: A·m2 磁力矩Mmax: 牛顿.米 （N.m） 磁感应强度B：T 特斯拉，高斯，1T＝104G 矢量叠加原理 三 磁感应线 为了形象地描述磁场分布情况，在磁场中画出一系列曲线，使曲线上任一点的切线方向表示该点磁感应强度B的方向，这些曲线就是磁感应线或B线。 直线电流的磁感应线 圆形电流的磁感应线 直螺线管电流的磁感应线 环形螺线管电流的磁感应线 一些典型的磁感应线的分布： 磁感应线的特点： (1)任何两条磁感应线都不会相交。 (2)磁感应线是无头无尾的闭合曲线。 -- 与电场线相同 -- 与电场线不同 (3)磁感应线密的地方磁感应强度越强。 -- 与电场线相同 (4)磁感应线与电流相互套合， 符合右手螺旋关系。 -- 与电流的联系 设dΦm为通过该面积元的磁感应线数 则 Φm -- 磁通量 四 磁通量 (Magnetic Flux) 定义：在磁场中穿过任意曲面S 的磁场线数的代数和称为穿过该面的电通量。 1 均匀磁场 B (a) (b) 与 有一定夹角 2 为任意情况 单位： 韦伯 (Wb) 整个曲面： Φm为标量，无方向，但是有正负号。 Φm正负号的规定： 闭合曲面： 穿出为正 穿入为负 五 磁场的高斯定理 (Gauss Law) 穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零。 电场的高斯定理 电场是有源场 磁场是无源场 例：正方体边长为a，均匀磁场穿过，求通过①②③ 面的磁通量，n的方向，向外为正方向。 ③ ① ② 醉雪—风随心动 醉雪—风随心动