稳恒电流的磁场课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,电流,电荷的定向移动形成电流。,两个条件,:,1,）存在可以自由移动的电荷,2,）存在使电荷作定向移动的电场力,第,15,章 稳恒电流的磁场,15.1,稳恒电流 电动势,电流的单位是,A,（安）,1A=1,2,电流密度,j,1,规定,:,在通过电流方向取一截面元,d,S,，则通过它的电流,d,I,与该点电流密度,j,的关系,通过导体中任意截面的电流,I,与电流密度,j,矢量的关系为,与该点电流方向相同,方向,规定：,大小：单位面积的电流,单位：,A/m,2,所以，电流,I,是某一截面积的电流密度通量,2,3,电动势,3,非静电力,:能不断使正电荷,逆,静电场力方向,运动,电源,：提供非静电力的装置.,非静电,电场强度,等于单位正电荷所受的非静电力，,方向,-,移动,q,，一周，非静电力所做的功,+,-,+,电源外部,E,k,=0,，,移动,单位正电荷,一周，非静电力所做的功：,定义为电源的电动势,非静电场的环流不为零；非保守场，非保守力,电动势的方向,4,3,磁场,运动电荷,运动电荷,磁场,4,磁感强度 的定义,+,带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关。,实验发现带电粒子在磁场中沿某一,特定方向,运动时不受力，此方向与电荷无关,+,15.2,真空中的磁场,1.,基本磁现象,2.,电流的磁效应,自己看书,5,带电粒子在磁场中沿其他方向运动时,垂直,于 与,特定方向,所组成的平面,.,当带电粒子在磁场中垂直于此,特定方向,运动时受力最大,.,大小与 无关,6,磁场,单位,:,特斯拉,+,正电荷,垂直于,特定方向,运动，,受力 ，将 方,向定义为该点磁感强度 的,方向。,磁感强度,大小,特斯拉,：,18561943,，出生于克罗地亚，后加入美国籍。早年与爱迪生共同工作。发明了交流电动机。后来，他开创了特斯拉电气公司，从事交流发电机、电动机、变压器的生产，并进行高频技术研究，发明了高频发电机和高频变压器。,7,法国物理学家毕奥,(1774,1862),和萨伐尔,(1791,1841),，实验得到了载流长直导线对磁极的作用反比于距离,r,的结果。,后来法国数学家拉普拉斯通过数学分析，把实验结果提高到理论高度，得出了毕奥萨伐尔拉普拉斯定律，给出了电流元所产生的磁感强度的公式：,电流元在空间某点所产生的磁感强度的大小正比于电流元的大小，反比于电流元到该点距离的平方，磁感强度的方向按右手螺旋法则确定，垂直于电流元到场点的距离,。,5,毕奥萨伐尔定律,8,P,*,5,毕奥萨伐尔定律,(电流元在空间,中,产生的磁场),真空磁导率,磁感强度叠加原理,9,1,2,3,4,5,6,7,8,例,判断下列各点磁感强度的方向和大小.,+,+,+,1、5 点：,3、7点：,2、4、6、8 点：,沿载流导线自身方向，磁场为,0,10,P,C,D,*,（1）,载流长直导线的磁场,解,方向均沿,x,轴负向,6,毕奥萨伐尔定律的应用,11,的方向沿,x,轴的负方向.,无限长,载流长直导线的磁场.,P,C,D,+,12,I,B,电流与磁感强度成,右螺旋关系,半无限长,载流长直导线的磁场,无限长载流长直导线的磁场,*,P,I,B,X,13,I,真空中,半径为,R,的载流导线,通有电流,I,称,圆电流,.,求,其,轴线上一点,p,的磁感强度的方向和大小,.,（2）,圆形载流导线的磁场,p,*,解,根据对称性分析,14,p,*,解,据对称性分析,总磁场方向沿,x,轴,和,为,右螺旋,关系,15,3,）,4,）,2,）,的方向不变(,和,成,右螺旋,关系）,1,）若线圈有 匝,讨论,*,16,o,I,（,5,）,*,A,d,（,4,）,*,o,（,2,R,）,I,+,R,（,3,）,o,I,I,R,o,（,1,）,x,17,I,S,（,3,）磁矩,I,S,圆电流磁感强度公式也可写成,定义磁矩,18,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,p,R,+,+,*,（,4,）载流直螺线管轴线上的磁场,如图所示，有一长为,l,半径为,R,的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为,N,，,通有电流,I.,设把螺线管放在真空中，求,管内轴线,上一点,P,处的磁感强度,解,由圆形电流磁场公式,o,19,o,p,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,20,讨 论,（,1,）若,P,点为管内,轴线中点,若,长直载流导线的磁场,21,(,2,),无限长,的螺线,管内,轴线,上,（,3,）,半无限长,螺线管,轴线,上,端点,x,B,O,22,+,7,匀速运动点电荷的磁场,由毕,萨,定律,运动电荷,q,的磁场,+,S,23,解,:,例,1,半径 为 的带电薄圆盘的电荷面密度为 ,并以角速度 绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，,求,圆盘,中心,的磁感强度.,方向：,24,例,2.,氢原子中的电子以,v,=2.210,6,m/s,的速度沿半径,r,=5.310,-11,m,的圆轨道运动，求电子在轨道中心产生的磁感应强度,B,和它的轨道磁矩,m,。,方向沿轨道中心轴向下。,电子轨道运动形成的圆形电流为,解：氢原子中电子沿轨道运动于轨道中心所产生的磁感强度大小,25,氢的电子轨道运动的角动量,L,=,r,m,0,所以,电子轨道运动形成的圆形电流,T,为电子回转周期，轨道所围面积,S=,电子轨道磁矩,26,