大学物理磁场-磁感强度-PPT.ppt

第八章第八章:稳恒磁场稳恒磁场1:稳恒磁场稳恒磁场一、磁现象一、磁现象早期磁现象早期磁现象直到十九世纪初，一系列重要的发现使人们开始认识到直到十九世纪初，一系列重要的发现使人们开始认识到电与磁之间有着不可分割的联系。这一系列的重要发现电与磁之间有着不可分割的联系。这一系列的重要发现有：有：1 1 1 1、奥斯特实验、奥斯特实验、奥斯特实验、奥斯特实验 在载流导线附近的小磁针会发生偏转在载流导线附近的小磁针会发生偏转在载流导线附近的小磁针会发生偏转在载流导线附近的小磁针会发生偏转N NS S发现了电流的发现了电流的磁效应，在历磁效应，在历史上第一次揭史上第一次揭示了电现象与示了电现象与磁现象的联系磁现象的联系2 2 2 2、安培实验、安培实验、安培实验、安培实验（1 1）磁体对载流导线施加力的作用：）磁体对载流导线施加力的作用：S SN NF FI I（2 2 2 2）电流与电流之间存在相互作用：）电流与电流之间存在相互作用：）电流与电流之间存在相互作用：）电流与电流之间存在相互作用：I II I+-I II I+-3、载流螺线管与磁铁相互作用，其行为就像一块磁铁。、载流螺线管与磁铁相互作用，其行为就像一块磁铁。螺线管两端的极性和电流方向的关系可用右手定则来描述：螺线管两端的极性和电流方向的关系可用右手定则来描述：用右手握住螺线管，弯曲的四指沿电流回绕方向，将拇指用右手握住螺线管，弯曲的四指沿电流回绕方向，将拇指伸直，此时拇指便指向螺线管的伸直，此时拇指便指向螺线管的 极。极。运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷磁场磁场磁场的基本特性：对置于其中的其他磁极或电流施加作用力磁场的基本特性：对置于其中的其他磁极或电流施加作用力 二、二、磁磁 场场安培分子环流假设安培分子环流假设磁场的产生：运动的电荷在其周围空间产生磁场磁场的产生：运动的电荷在其周围空间产生磁场三、磁三、磁 感感 强强 度度 的的 定定 义义 带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.P*+实验发现带电粒子在磁实验发现带电粒子在磁场中某点场中某点P 沿某一特定方向沿某一特定方向（或其反方向）运动时不受（或其反方向）运动时不受力，且此特定方向与小磁针力，且此特定方向与小磁针指向一致指向一致.带电粒子在磁场中沿带电粒子在磁场中沿其他方向运动时，其受力其他方向运动时，其受力 垂直于垂直于 与该特定方向与该特定方向所组成的平面所组成的平面.当带电粒子在磁场中当带电粒子在磁场中垂直于此特定方向运动时垂直于此特定方向运动时受力最大受力最大.大小与大小与 无关无关单位单位:T+磁感强度磁感强度 的定义：若的定义：若带带电粒子在磁场中某点向某方向电粒子在磁场中某点向某方向运动不受力，且该方向与小磁运动不受力，且该方向与小磁针在该点指向一致，此特定方针在该点指向一致，此特定方向向定义为该点的定义为该点的 的方向的方向.磁感强度大小磁感强度大小运动电荷在磁场中受力运动电荷在磁场中受力注注意意 是描述磁场本身性质的物理量，与试验电流是描述磁场本身性质的物理量，与试验电流 元无关。元无关。一般地磁感应强度一般地磁感应强度 是场点位置的函数，若一磁场中是场点位置的函数，若一磁场中各场点的各场点的 都相同，则称其为匀强磁场。都相同，则称其为匀强磁场。磁感应强度磁感应强度 遵从叠加原理，即遵从叠加原理，即 或或 。P*2、毕奥萨伐尔定律、毕奥萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场电流元在空间产生的磁场)真空磁导率真空磁导率 任意载流导线在点任意载流导线在点 P 处的磁感强度处的磁感强度磁感强度叠加原理磁感强度叠加原理一、毕奥萨伐尔定律一、毕奥萨伐尔定律12345678例例1 判断下列各点磁感强度的方向和大小判断下列各点磁感强度的方向和大小.+1、5 点点：3、7点点：2、4、6、8 点点：二、毕奥萨伐尔定律的应用二、毕奥萨伐尔定律的应用PCD*例例2 载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场.解解 方向均沿方向均沿 x 轴的负方向轴的负方向 的方向垂直纸面向里的方向垂直纸面向里无限长载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场.CDPIB 电流与磁感强度成右螺旋关系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无限长载流长直导线的磁场*PIBX XPI 真空中真空中,半径为半径为R 的载流导线的载流导线,通有电流通有电流I,称称圆圆电流电流.求其求其轴线上一点轴线上一点 P 的磁感强度的方向和大小的磁感强度的方向和大小.解解 根据对称性分析根据对称性分析例例3 圆形载流导线的磁场圆形载流导线的磁场.*P*（3）（4）（2）电流的绕向与磁感应强度方向满足右螺旋法则电流的绕向与磁感应强度方向满足右螺旋法则 （1）若线圈有）若线圈有N 匝匝讨讨论论*IS磁矩磁矩ISOI（5）*Ad（4）*O（2R）I+R（3）OIIRO（1）x+PR+*例例3 载流直螺线管的磁场载流直螺线管的磁场 如图所示，有一长为如图所示，有一长为 l,半径为半径为R的载流密绕直螺的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为线管，螺线管的总匝数为N，通有电流通有电流 I.设把螺线管设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度.解解 由圆形电流磁场公式由圆形电流磁场公式OOP+讨讨 论论（1）P点位于管内轴线中点点位于管内轴线中点若若(2)无限长的螺线管无限长的螺线管 （3）半无限长螺线管）半无限长螺线管或由或由 代入代入xBO长长直直密密绕绕螺螺线线管管轴轴线线上上磁磁场场