电流和磁场课件.pptVIP

【学习目的】;§13.5 毕奥-萨伐尔定律;13.1 电流和电流密度; 但是，对于电流粗细不均匀、材料不均匀、大块导体等情况，不仅需用物理量电流强度来描述，还需建立电流密度的概念，进一步描述电流强度的分布。;几种典型的电流分布;几种典型的电流分布;3、电流强度与电流密度的关系;;4、自由电子的漂移速度;二、电流连续性方程;电流连续性方程的物理意义：;例1、有一根铜导线，直径是0.3cm，在这个导线中，有一电流是 ，计算电子的漂移速率（已知铜线中单位体积内自由电子的数目是 ）。;13.2 电流的一种经典微观图像 欧姆定律;; 当金属中有电场时，每个自由电子都因受到电场力的作用而加速，即在无规则的热运动上叠加一个定向运动。;一、欧姆定律的微分形式;则平均漂移速度; 电子的热运动速度与温度的平方根成正比，而从该理论得到的电导率与平均热运动速度成反比，所以电导率似乎应与温度的平方根成反比，但是实验结果是与温度成反比。;二、恒定电流; 在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒定电场，保持两点间电势差不变。; 非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强 表示。 ;13.3 磁力与电荷的运动;2、早期的磁现象;3、磁针;1820年 丹麦奥斯特 ;7、电流与电流之间也有相互作用; 十九世纪法国安培的分子环流假说：组成磁铁的最小单元是环形电流，大量的分子电流整齐地排列起来，在宏观上显示出磁性。; 因此，磁铁与磁铁之间、电流与磁铁之间以及电流与电流之间的相互作用，是通过磁场来实现的。也就是说，任何磁铁、电流或运动电荷周围空间里都存在着磁场，而它们之间的相互作用实际上是磁场间的相互作用，是磁力的具体体现。; 磁铁、载流导线和运动电荷周围都伴随着磁场，磁场看不见摸不着，但是可以用我们感知到的方式描述它。磁场既具有方向，又显示强弱。那么如何来描述磁场呢? 　　;13.4 磁场与磁感应强度;磁场力，运动 电荷才受磁力;确定某点的B的大小和方向;方向：小磁针平衡时N 极的指向。;三、磁感线;由铁粉显示的几种典型电流产生的磁场;几种不同形状电流磁场的磁感线;1、磁感线的性质;2、磁通量;13.5 毕奥-萨伐尔定律; 恒定电流元Idl在某一场点P产生的磁场可以用下图来表示; 电流元在给定点所产生的磁感应强度的大小与Idl成正比，与到电流元的距离平方成反比，与电流元和矢径夹角的正弦成正比。 ——毕奥-萨伐尔定律;磁感应强度的矢量式：; 毕奥—萨伐尔定律是1820年毕奥和萨伐尔通过对电流的磁作用的实验研究结果分析得出的。;二、磁通连续定理;三、毕奥-萨伐尔定律的应用;由几何关系有：;考虑三种情况： ;电流元Idl在场点P的磁感强度大小为;;（1）在圆心处; 设螺线管的半径为R，电流为I，每单位长度有线圈n匝，在距离p点l处取一小段dl; 由于每匝可作平面线圈处理，ndl匝线圈可作Indl的一个圆电流，在P点产生的磁感应强度：;;讨论：; 例1、一个半径为R的塑料薄圆盘，电量+q均匀分布其上，圆盘以角速度? 绕通过盘心并与盘面垂直的轴匀速转动。求圆盘中心处的磁感应强度。; 例2、一条无限长的导线通有电流I，将导线折成一抛物线形状（如图所示），焦点到顶点的距离为a，求焦点O处的磁感应强度。; 由于各电流元在O点产生的磁场dB都垂直于纸面向外，因此;13.7 安培环路定理;; 如果闭合曲线不在垂直于导线的平面内：;;; 在磁场中，沿任一闭合曲线 矢量的线积分（也称 矢量的环流），等于真空中的磁导率?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。;空间所有电流共同产生的磁场;几点注意：;13.8 利用安培环路定理求磁场的分布; 设圆柱电流呈轴对称分布，导线可看作是无限长的，磁场对圆柱形轴线具有对称性。; 当 ，且电流均匀分布在圆柱形导线表面层时 ; 例1、有一根很长的同轴电缆由两根同轴导体构成，这两根导体的尺寸如图所示，在其中，分别有大小相等方向相反的电流I通过，(1)求里面那根导体内离轴r(ra)处的磁感应强度B,(2)求两导体之间(arb)处的B，(3)求外面导体内(bra)的B，(4)求电缆外面(rc)的B。;根据安培环路定理;(3)当brc时，由于两个导体中的电流等量反向，所以回路中的电流为;(4)当rc时，由安培环路定理;;设环上线圈的总匝数为N，电流为I。;13.9 与变化电场相联系的磁场;当电容器充放电时，导线中的传导电流I在电容器极板处被截断。但是电容器极板上的电荷量q和电荷面密度 都随时间而变化，此时，在电容器极板间虽然没有自由电荷、传导电流，但其间的电位移D和通