磁感應強度PPT課件

第11章真空中恒定電流的磁場,標題簡介,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，指磁感應強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（或者說恒定運動的電荷）產(chǎn)生的磁場。變速運動的電荷要產(chǎn)生變化的電磁場。,對磁場的感性認識,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動電荷的作用磁場對載流導線的作用磁場對閉合載流導線的作用,洛倫茲力,安培力,磁力矩,本章學習方法,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磁感強度磁場的高斯定理,1.基本磁現(xiàn)象,中國在磁學方面的貢獻：,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，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，吉爾伯特、庫侖曾認為：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,電與磁,丹麥物理學家奧斯特,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,I,1820年7月21日，以拉丁文報導了60次實驗的結(jié)果：電流可以產(chǎn)生磁場。,1820年奧斯特磁針上的電碰撞實驗,電流的磁效應,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,運動電荷之間的作用力電力+磁力,運動電荷,運動電荷,說明,1、磁場由運動電荷(或電流)產(chǎn)生;,3、磁場有能量、,二、磁場磁感應強度,電場,磁場傳遞磁相互作用,2、磁場對運動電荷(或電流)有力的作用;,.,13,如何描述磁場的特性？,設(shè)計實驗確定空間一點的磁感應強度,1、類比：靜電場中用試探電荷研究電場,磁場：用運動試探電荷研究磁場，用表示磁場的強弱和方向。,2、對運動試探電荷有什么要求？,對運動試探電荷的要求,要求此運動電荷產(chǎn)生的磁場應該充分小，小到它不能影響我們所研究的原來的磁場,此電荷的線度應該充分小，小到某一時刻所處的位置就是一個幾何點。故應該要求它還是一個點電荷。,3、試驗發(fā)現(xiàn)：運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V與B平行時，F(xiàn)=0;當V與B垂直時，F(xiàn)=Fmax,q沿此直線運動時,定義為磁感應強度,于是,，設(shè)該比例系數(shù)為B?？芍狟是與電荷無關(guān)而僅與該點磁場性質(zhì)有關(guān)的物理量,大小：,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線,3.1磁感應線的性質(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：通過磁場中某點處垂直于矢量的單位面積的磁感應線數(shù)等于該點矢量的量值。磁感應線越密，磁場越強；磁感應線越稀，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,由磁感應線的閉合性可知，對任意閉合曲面，穿入的磁感應線條數(shù)與穿出的磁感應線條數(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