A24_稳恒磁场.pptVIP

* §二、 稳恒磁场 静止电荷——静电场 运动电荷——电场、磁场 稳恒电流，电荷分布不随时间改变——稳恒电场 稳恒电流产生的磁场不随时间变化——稳恒磁场 描述磁场的基本物理量——磁感应强度 电流磁场的基本方程——Biot-savart定律 磁场性质的基本方程——高斯定理与安培环路定理 §1 磁现象的电本质 §2 磁场，磁感应强度 §3 毕奥—萨伐尔定律 §4 磁通量，磁场的高斯定理 §5 安培环路定理 目 录 一、磁现象 古希腊牧人Magnes鞋底上的铁钉 春秋战国《吕氏春秋》中“磁石召铁”的记载 东汉王充在《论衡》中所描述的“司南勺” 磁性 吸引铁(Fe)，钴( Co)，镍(Ni)的性质 磁体——具有磁性的物体 永久磁体——长期保持磁性的物体 磁极 条形磁铁两端磁性最强的部分。 在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时总是指向南北方向的，分别称为磁铁的两极（N、S） 自然界中没有单独存在的磁单极。 近代理论认为可能存在“磁单极”，但未观察到。Dirac在1931年从理论上提出已知的量子理论允许存在磁单极子。 磁力——磁体之间的相互作用，同极相斥，异极相吸 §1 磁现象的电本质 磁针和磁针 二、电流的磁效应 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 I N S N S N S 电流的磁效应 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。 志同道合 演示 三、磁现象的电本性 Andre-Marie Ampere，1775—1836 法国物理学家。电动力学的创始人 主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究 ①发现了磁针转动方向和电流方向服从右手定则 ②发现电流的相互作用规律 ③发明了电流计 ④提出分子电流假说(1821) 安培认为一切磁现象都起源于电流。 在磁性物质的分子中，存在着小的回路电流——分子电流，它相当于最小的基元磁体。 如果这些分子电流毫无规则地取各种方向，它们对外界引起的磁效应就会互相抵消，整个物质就不会显磁性。 当这些分子电流的取向出现某种有规则的排列时，就会对外界产生一定的磁效应，显示出物质的磁化状态。 物质的磁性就是决定于这些分子电流对外磁效应的总和。 演示 演示 在运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质。 1、概念 磁场对磁体、运动电荷或载流导线有磁场力的作用； 载流导线在磁场中运动时，磁场力要作功——磁场具有能量。 2、磁场的宏观性质 一、磁场 §2 磁场 磁感应强度 运动电荷 磁 铁 运动电荷 磁 铁 磁 场 电 流 电 流 二、磁感应强度 1、引入 需要一个既具有大小又有方向的物理量来定量描述磁场。 2、实验：运动电荷在磁场中的受力情况 – + Fm v 磁场力F与运动电荷的电量q和速度v以及电荷的运动方向有关，且垂直于速度的方向。 在磁场中的任一点存在一个特殊的方向，当电荷沿此方向或其反方向运动时所受的磁场力为零。 在磁场中的任一点，当电荷沿与上述方向垂直的方向运动时，电荷所受到的磁场力最大，Fmax /qv 是与q、v无关的确定值。 ? q 3、磁感应强度的定义 磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax /qv 反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征 定义矢量函数B，规定它的大小为 4、单位 特斯拉 T Tesla 方向为放在该点的小磁针平衡时N极的指向——磁感应强度。 ? q ? B v Fm 在SI制中 F—— 牛顿N q —— 库仑C v —— 米/秒 m·s-1 1T=1N·A-1·m-1 在工程中，磁感应强度的单位有时还用： 高斯（Gauss）G 1G=10-4T，1T=104G 几种常见的磁场的数量级： 地球磁场 0.5×10-4T 一般永磁体 1×10-2T 脉冲星 1×108T 原子核 1×104T 一、Biot―Savart定律 1、引入 dq→dE→E Idl→dB→B 2、内容 电流元Idl在空间P点产生的磁场B为： 称为真空磁导率 毕奥－萨伐尔根据电流磁作用的实验结果分析得出，电流元产生磁场的规律称为毕奥－萨伐尔定律。 §3 毕奥－萨伐尔定律 磁感应强度方向用右手螺旋法则确定 电流元矢量，dl的方向须与电流方向相同 3、 磁感应强度叠加原理 任一电流产生的磁场 4、说明 该定律是在实验的基础上抽象出来的，不能由实验直接证明，实验上无法直接测量一个电流元产生的磁场，但是由该定律出发得出的一些结果，却能很好地与实验符