ph_f-第十一章 真空中的恒定磁场精品.pptVIP

如果 ? v0 v 0// v 0? B 绕 磁 感 应 线 作 螺 旋 线 运 动 带电粒子在非均匀磁场中运动 §11-7 带电粒子在电场和磁场中运动的应用 电场和磁场对运动电荷的作用力为 带电粒子的运动方程为 磁聚焦 回旋加速器 质谱仪 霍尔效应 洛仑兹关系式 §11-8 磁场对载流导线的作用 安培定律 磁场对放置其中的载流导线要产生磁力作用—安培力 安培力的微观机制： B ? FL FH EH F+ I B ? FL FH EH F+ I 导线中正离子所受到的电场的合力的宏观效果就是电流元在磁场中所守到的安培力： 其中 对负电子 所以 其中 因为电流的方向与自由电子的运动方向相反， 所以 电流元在磁场中所受的安培力为 一段任意形状的载流导线所受的磁力等于作用在它各段电流元上的安培力的矢量和，即 安培定律 大小： 方向: Id? B F B F L 在非均匀磁场中 磁场对载流线圈的作用 线圈的磁矩为 磁场对线圈施加磁力矩作用： en S Pm 磁力矩的作用总是促使线圈转到其磁矩的方向与外磁场的方向相同的稳定的位置处。 平行载流导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义 单位长度导线所受到的安培力： 安培的定义：真空中相距1m的二无限长而圆截面极小的平行直导线中载有相等的电流时，若在每米长度导线上的相互作用力正好等于2×10－7 N，则导线中的电流定义为1A。 §11-10 磁力的功 载流导线在磁场中运动时磁力所作的功 A B C D A′ B′ B I I 载流线圈线在磁场内转动时磁力所作的功 第十一章 真空中的恒定磁场 电流通过导体时，除了产生热效应外，还产生磁效应：电流产生磁场，磁场对处在场内的电流有力的作用。 本章研究：真空中的恒定磁场以及磁场对电流（运动电荷）的作用 基本磁现象 天然磁石（Fe3O4）、指南针。磁性、磁极和磁力。 磁相互作用：电流与磁铁；电流与电流；磁铁与磁铁。 磁现象起源于电荷的运动。电荷（运动或静止）激发电场，运动电荷激发电场和磁场，静止电荷只受到电力作用，运动电荷受到电力和磁力的作用 §11-1 磁感应强度B矢量 磁场对处于场中的运动试探电荷、载流导体、永久磁体有磁力的作用。 讨论运动正试探电荷在磁场中的受力情况 +q Fm V B 磁感应强度B矢量 某点磁感应强度的大小为：单位试探电荷以单位速率在该点运动时受到的最大磁力。 由于Fmax始终与运动试探电荷的速度V垂直，，故B的定义可以写成： +q Fm V B 单位：特斯拉（T）1T=N/(A·m) 磁场的高斯定理 磁感应线：1、无头无尾的闭合曲线 2、环绕方向和电流方向形成右手螺旋的关系 磁通量：一定取名的总磁感应线数 磁场的高斯定理 由于磁感应线是闭合线，所以通过任一闭合曲面的总磁通量为零。 §11-2毕奥—萨伐尔(Biot-Savart)定律 为了求出任意形状的线电流所激发的磁场，将电流看作是无穷多小段电流的集合，各小段电流称为电流元。 电流元：矢量 电流元在空间任一点P处激发的磁感应强度dB的大小为： dB的方向垂直于 与r组成的平面，指向为由 经?角转向r时右螺旋前进的方向。 毕奥—萨伐尔定律 任意电流所激发的总磁感应强度为： B的叠加原理 §11-3 毕奥—萨伐尔定律的应用 任取一电流元，根据毕－萨定律画出dB的矢量图，写出dB的标准式。 选取坐标，分析对称性，写出dB在各坐标轴上的分量。 对dB的各分量积分，求出B的大小和方向。 应用毕奥—萨伐尔定律和B的叠加原理求B的一般步骤： 载流长直导线的磁场 r O I L P dB 统一变量 对“无限长”直导线： 对“半无限长”直导线： 载流长直导线的磁场 对“无限长”直导线： 对“半无限长”直导线： I P I P 载流圆线圈轴线上的磁场 r P x O dB dB? dB ?? 在圆心O处，x=0， 载流直螺旋线圈内部的磁感强度 Id? ? P dB r ? ?1 ?2 R A1 A2 1、任何绕得很紧密的长螺线管内部轴线上的B和点的位置无关； 2、对于不在轴线上的内部各点B的值也等于 因此，“无限长”螺线管内部的磁场是均匀的。 “无限长”螺线管内部的磁场是均匀的 §11-4 安培环路定理 在磁场中，沿任何闭合曲线B矢量的线积分（B矢量的环流），等于真空的磁导率?0乘以穿过以这闭合曲线为边界所张任意曲面的各恒定电流的代数和。 安培环路定理的证明 假定磁场是由无限长载流直导线产生的，电流周围的磁场为 1、以闭合的磁感应线为计算磁场环流的积分路径，并取积分方向与磁感应线的方向相同，即满足右手螺旋定则，则 d? I r 2、积分路径是垂直于导线的平面内任意一包围电