磁感應(yīng)強(qiáng)度PPT課件

第11章真空中恒定電流的磁場,標(biāo)題簡介,真空：限定了空間中不存在介質(zhì)磁場：是物質(zhì)的一種形式。磁鐵與磁鐵、電流與電流、磁鐵與電流之間的相互作用是通過磁場來傳遞的。磁場對電流有安培力的作用，磁場力對運(yùn)動電荷或者電流要做功，說明磁場具有質(zhì)量、能量和動量。恒定磁場：又稱為靜磁場，指磁感應(yīng)強(qiáng)度不隨時間變化的磁場，但在空間不同位置可以有不同的值。靜磁場是由恒定電流（或者說恒定運(yùn)動的電荷）產(chǎn)生的磁場。變速運(yùn)動的電荷要產(chǎn)生變化的電磁場。,對磁場的感性認(rèn)識,在磁體周圍有人眼看不見的磁場。用鐵屑我們能夠發(fā)現(xiàn)這種磁場是什么樣子的。當(dāng)鐵屑在磁場中時，它們就圍繞著磁體形成一個磁場的圖形。,.,4,主要內(nèi)容：,電流產(chǎn)生磁場磁場的描述：磁場的規(guī)律：Biot-savartslawGausstheoremAmperescirculationtheorem,主要內(nèi)容(續(xù))：,磁場對電流的作用磁場對運(yùn)動電荷的作用磁場對載流導(dǎo)線的作用磁場對閉合載流導(dǎo)線的作用,洛倫茲力,安培力,磁力矩,本章學(xué)習(xí)方法,對比與靜電場的研究方法類似與靜電場的研究結(jié)論對比,11-1磁感強(qiáng)度磁場的高斯定理,1.基本磁現(xiàn)象,中國在磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)：,最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象：磁石吸引鐵屑,春秋戰(zhàn)國呂氏春秋記載：磁石召鐵,東漢王充論衡描述：司南勺最早的指南器具,十一世紀(jì)沈括發(fā)明指南針，發(fā)現(xiàn)地磁偏角，比歐洲的哥倫布早四百年,十二世紀(jì)已有關(guān)于指南針用于航海的記載,司南勺,早期的磁現(xiàn)象包括:,(1)天然磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)。,(2)條形磁鐵兩端磁性最強(qiáng)，稱為磁極。一只能夠在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的條形磁鐵，平衡時總是順著南北指向。指北的一端稱為北極或N極，指南的一端稱為南極或S極。同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。,(3)把磁鐵作任意分割，每一小塊都有南北兩極，任一磁鐵總是兩極同時存在。,(4)某些本來不顯磁性的物質(zhì)，在接近或接觸磁鐵后就有了磁性，這種現(xiàn)象稱為磁化。,基本磁現(xiàn)象,自然界的各種基本力可以互相轉(zhuǎn)化。究竟電是否以隱蔽的方式對磁體有作用？,17世紀(jì)，吉爾伯特、庫侖曾認(rèn)為：電與磁無關(guān)！,1731年英國商人,雷電后，刀叉帶磁性！,1751年富蘭克林,萊頓瓶放電后，縫衣針磁化了！,1812年奧斯特,1820年4月哥本哈根大學(xué),電與磁,丹麥物理學(xué)家奧斯特,接通電源時，放在邊上的磁針輕輕抖動了一下，電流反向時磁針的偏轉(zhuǎn)也反向電流的磁效應(yīng),I,1820年7月21日，以拉丁文報導(dǎo)了60次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：電流可以產(chǎn)生磁場。,1820年奧斯特磁針上的電碰撞實(shí)驗(yàn),電流的磁效應(yīng),磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有沒有聯(lián)系？,安培提出分子電流假設(shè):,磁現(xiàn)象的電本質(zhì)運(yùn)動的電荷產(chǎn)生磁場,基本磁現(xiàn)象,奧斯特,靜止電荷,靜止電荷,靜止電荷之間的作用力電力,運(yùn)動電荷之間的作用力電力+磁力,運(yùn)動電荷,運(yùn)動電荷,說明,1、磁場由運(yùn)動電荷(或電流)產(chǎn)生;,3、磁場有能量、,二、磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度,電場,磁場傳遞磁相互作用,2、磁場對運(yùn)動電荷(或電流)有力的作用;,.,13,如何描述磁場的特性？,設(shè)計實(shí)驗(yàn)確定空間一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,1、類比：靜電場中用試探電荷研究電場,磁場：用運(yùn)動試探電荷研究磁場，用表示磁場的強(qiáng)弱和方向。,2、對運(yùn)動試探電荷有什么要求？,對運(yùn)動試探電荷的要求,要求此運(yùn)動電荷產(chǎn)生的磁場應(yīng)該充分小，小到它不能影響我們所研究的原來的磁場,此電荷的線度應(yīng)該充分小，小到某一時刻所處的位置就是一個幾何點(diǎn)。故應(yīng)該要求它還是一個點(diǎn)電荷。,3、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：運(yùn)動電荷在磁場中受到力的作用，受力大小與下列因素有關(guān)：F與V和B的夾角有關(guān)：當(dāng)V與B平行時，F(xiàn)=0;當(dāng)V與B垂直時，F(xiàn)=Fmax,q沿此直線運(yùn)動時,定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度,于是,，設(shè)該比例系數(shù)為B?？芍狟是與電荷無關(guān)而僅與該點(diǎn)磁場性質(zhì)有關(guān)的物理量,大?。?方向：沿的方向,單位T或Gs1Gs=104T,由此，可以唯一地確定空間任意點(diǎn)的,討論,1.由,劃分磁場為：,均勻磁場：空間各處的大小相等，方向相同非均勻磁場：空間各處的大小或者方向不同,2.,3.磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),幾種不同形狀電流磁場的磁感應(yīng)線,3.1磁感應(yīng)線的性質(zhì),與電流套連,閉合曲線(磁單極子不存在),互不相交,方向與電流成右手螺旋關(guān)系,規(guī)定：通過磁場中某點(diǎn)處垂直于矢量的單位面積的磁感應(yīng)線數(shù)等于該點(diǎn)矢量的量值。磁感應(yīng)線越密，磁場越強(qiáng)；磁感應(yīng)線越稀，磁場就越弱，磁感線的分布能形象地反映磁場的方向和大小特征。,3.2磁通量,磁通量：穿過磁場中任一給定曲面的磁感線總數(shù)。,對于曲面上的非均勻磁場，一般采用微元分割法求其磁通量。,磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),單位：韋伯(Wb),對所取微元，磁通量：,對整個曲面，磁通量：,磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),穿過任意閉合曲面S的總磁通必然為零，這就是磁場的高斯定理。說明磁場是無源場。,3.3靜磁場的高斯定理,由磁感應(yīng)線的閉合性可知，對任意閉合曲面，穿入的磁感應(yīng)線條數(shù)與穿出的磁感應(yīng)線條數(shù)相同，因此，通過任何閉合曲面的磁通量為零。,高斯定理的積分形式,磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理),穿過任意閉合曲面S的總磁通必然為零，這就是磁場的高斯定理