《大学物理磁学》课件.ppt

1822年，安培提出了关于物质磁性本质的假说：,一切磁现象的根源是电流的存在，磁性物质的分子中存在着回路电流（称为“分子电流”），每个分子电流相当于一个小磁针（称为“基元磁铁”）。物质的磁性决定于物质中分子电流对外界磁效应的总和。,(四)安培假说,（1）试探电荷q以同一速 率v沿不同方向运动,结论：1、F v和B所组成 的平面,3、电荷q沿磁场方向运动时，F=0,2、F大小与V,B的夹角有关,4、电荷q垂直磁场方向运动时，F=Fmax,（2）在垂直磁场方向改变速率v，改变试探电荷电量q。,结论：在磁场中同一点，Fmax/qv为一恒量，而在不同的点上，Fmax/qv的量值不同。,定义磁感应强度的大小：,磁感应强度 的方向一般可以由小磁针的磁北极N的指向表示，对正电荷而言，也可以用矢量的矢积 确定.,磁感应强度的单位：“特斯拉”（T）,“高斯”（Gs）,三、磁感应线,磁感应线也称B线，它是为形象描绘磁场的空间分布而人为绘制出的一系列曲线。,1、磁感应线上任一点的切线方向，就是该点处磁感应强度B的方向。,2、垂直通过单位面积的磁感应线条数等于该处磁感应强度B的大小。,通电螺绕环的磁感应线,磁感应线的特点：,1、磁感应线是连续的，不会相交。,2、磁感应线是围绕电流的一组闭合曲线，没有起点，没有终点。,四、磁通量,磁通量：通过磁场中某一曲面的磁感应线条数。,单位：“韦伯”（Wb）,1、均匀磁场通过平面的通量计算,2、非均匀磁场的通量计算,若是闭合曲面以曲面外法线方向为正,五、磁场中的高斯定理,在磁场中通过任意闭合曲面的磁感应强度通量等于零说明磁场是“无源场”,由于磁感应线是无头无尾 的闭合曲线，故总通量为零,1,如图,在均匀磁场B中,有一半径为R的圆面,其法 线方向与B的方向的夹角为60度,则通过以该圆面为边线的任意曲面S的磁通量为?,R,B,2,已知磁场的,求通过一开口向Z轴正向半径为R的半球壳的磁通量的大小为?(Wb),8-3 毕奥-萨伐尔定律,一、毕奥-萨伐尔定律,电流元,1820年，毕奥和萨伐尔用实验的方法证明：长直载流导线周围的磁感应强度与距离成反比与电流强度成正比。,拉普拉斯对此结果作了分析，提出了电流元产生磁场的关系式。,毕奥-萨伐尔定律：,真空中的磁导率：o=4 10-7 TmA-1,电流元在空间任一点P产生的磁感应强度 的大小与电流元 成正比，与距离r的平方成反比，与 和电流元 到场点P的矢径之间的夹角的正弦成正比。其方向与 一致。,二、运动电荷的磁场,设：n为单位体积里的电荷数,单个电荷激发的磁场,运动电荷的磁感应强度公式：,三、毕奥-萨伐尔定律的应用,1.直线电流在任意点P的磁场,几何关系:（统一积分变量）,注意：,1、1，2 角,1指的是Po线与P和电流始端A的连线的夹角,2指的是Po线与P和电流末端B的连线的夹角,2、1，2 角的正负,从Po旋转到PA（或PB)旋转方向与电流流向相同为正相反为负,B,A,B,B,在OP同侧都取正，异侧时,讨论：1.当直线电流为“无限长”时,2.若导线为“半无限长”,其一端,3.在AB的延长线上的点B=0,2.圆电流轴线上任意点P的磁场,x,y,x,由对称性：,方向沿轴线向右与电流流向成右螺旋,设：S=R2,载流线圈的磁矩：,若有N匝,与书第252页电偶极子的式子对照,讨论:(1)圆心处(2)远离圆心处,(3)半圆环电流I在圆心处的B？1/4圆环时圆心处的B？N度圆环圆心处的B？,半径为R的圆盘均匀带电，电荷密度为。若该圆盘以角速度绕圆心o旋转，求轴线上距圆心x处的磁感应强度以及磁矩。,解：,磁矩：,.,讨论:,(1)当螺线管为无限长时：,(此结果适用于整个螺线管内部),(2)“半无限长”螺线管一端,3.有限长载流螺线管轴线上P点的磁场,n为单位长度上的匝数,无限长载流薄平板宽度为a，均匀地通以电流强度I。求正上方处P点的磁感应强度。,解：,根据对称性：By=0,y,x,y,方向：沿x轴（如图所示）,讨论：,(1)当ya时：,（2）当ya时：,结论：与无限长载流 直导线磁场公式相同,结论：均匀载流无限大薄平板磁场公式,在真空中有一无限长载流直导线，试求：通过其右侧矩形线框的磁通量。,l,b,a,I,+,解：,