第七-八章稳恒磁场.pptVIP

第六章 电流的磁场(Magnetic Field of Current) 本章目录 §6.1 基本的磁现象 §6.2 磁场和磁感应强度 △§6.5 安培环路定理及其应用 △§6.3 毕奥——萨伐尔定律及其应用 §6.6 运动电荷产生的磁场 §6.4 磁场的高斯定理 一、基本磁现象 §6.1 基本的磁现象 二、磁现象的本质 1.运动电荷 2.传导电流 3.永磁体 （安培分子电流） 结论：一切磁现象起源于电荷的运动 。 （电流） 运动电荷、传导电流、永磁体都可以产生磁场 磁场又对三者产生（磁）作用 —— 磁力 磁作用以磁场为媒介，通过磁场实现磁作用的传递 *运动电荷周围既有电场又有磁场，那么电荷周围的场与观测者所处的参照系是否有关？ 讨论 一、磁力与磁场 安培提出: 一切磁现象起源于电荷运动 磁场的性质 (1) 对运动电荷(或电流)有力的作用； (2) 磁场有能量。 §6.2 磁场和磁感应强度 但电荷沿某特定方向运动时，则 根据运动电荷在磁场中受力情况来确定磁场的性质 实验结论： 二、磁感应强度 规定：磁场中小磁针N极指向为磁感应强度的方向 另： 方向满足右手螺旋（如图）。 一.毕奥－萨伐尔定律 静电场: 取 磁 场： 取 毕－萨定律： 单位矢量 真空中的磁导率 大小： 方向：右螺旋法则 ? ? ? §6.3 毕奥－萨伐尔定律 例如： 二.毕－萨定律的应用 1. 载流直导线的磁场 I 解 求距离载流直导线为a 处 一点P 的磁感应强度 根据几何关系 (1) 无限长直导线 方向：右螺旋法则 (2) 任意形状直导线 I 1 2 讨 论 (3) 无限长载流平板 P 解 分析： (1) 无限长载流直导线 (2) 无限大板 i 2. 载流圆线圈的磁场 求轴线上一点 P 的磁感应强度 根据对称性 方向满足右手定则 (1) 载流圆线圈的圆心处 (2) 一段圆弧在圆心处产生的磁场 如果由N 匝圆线圈组成 右图中，求O 点的磁感应强度 I 1 2 3 解 例如 讨 论 (3) S 定义 磁矩 求绕轴旋转的带电圆盘轴线上的磁场和圆盘的磁矩 解 P 例 圆盘圆心处 方向沿 x 轴正向 3. 载流螺线管轴线上的磁场 I 已知螺线管半径为R 单位长度上有n 匝 (1) 无限长载流螺线管 讨 论 (2) 半无限长载流螺线管 方向：垂直ABCD组成的平面， 与电流成右手螺旋。 其中 其中 （自己证明） 俯视图，电流由里向外 在半圆筒上、在垂直电流的方向上取宽度dl的无限长无限窄载流直线 此宽度的无限长直电流上电流强度为 解： 此宽度的无限长直电流在轴上产生的磁感应强度大小为 建立坐标系，如图 则 根据对称性分析有 静电场： 磁 场： 静电场是有源场 一. 磁力线 1. 规定 (1) 方向：磁力线切线方向为磁感应强度 的单位面积上穿过的磁力线条数为磁感 的方向 (2) 大小：垂直 应强度 的大小 2. 磁力线的特征 (1) 无头无尾的闭合曲线 §6.4 磁场的高斯定理 (2) 与电流相互套连，服从右手螺旋定则 (3) 磁力线不相交 二.磁通量 通过面元的磁力线条数 —— 通过该面元的磁通量 对于有限曲面 磁力线穿入 对于闭合曲面 规定 磁力线穿出 三.磁场的高斯定理 磁场线都是闭合曲线 (磁高斯定理) 电流产生的磁感应线既没有起始 点，也没有终止点，即磁场线既 没有源头，也没有尾闾 —— 磁场是无源场（涡旋场） 例 证明在 磁力线 为平行直线的空间中，同一根磁力线 上各点的磁感应强度值相等。 解 将电场和磁场对比： qm －磁荷 磁场的基本性质方程 由电场的高斯定理 可把磁场的高斯定理写成与电场类似的形式 q0－自由电荷 见过单独的磁荷吗？ 1931年Dirac预言了磁单极子的存在 量子理论给出电荷q和磁荷qm存在关系： 预言：磁单极子质量： 这么大质量的粒子尚无法在加速器中产生，人们寄希望于在宇宙射线中寻找。 只要存在磁单极子就能证明电荷的量子化。 惟一的一次 从宇宙射线中捕捉到磁单极子的实验记录： 斯坦福大学Cabrera等人的研究组利用超导线圈中磁通的变化测量来自宇宙的磁单极子。基本装置: 有磁单极子穿过时，感应电流： 实验中: 4匝直径5cm的铌线圈，连续等待151天，1982.2.14自动记录仪，记录到了预期电流的跃变。以后再未观察到此现象。 结论：目前不能在实验中确认磁单极子存在。 作业：8.1，8.4，8.5 一.磁场的安培环路定理 静电场: 静电场是保守场 磁 场: • 以无限长载流直导线为例 磁场的环流与环路中所包围的电流有关 §6.5 磁场的安培环路定理 • 若环路中不包围电流的情况？ • 若环路方向反向，情况