物理學(xué)：7—2磁感強度畢——薩定理高斯定理

1、在地磁兩極附近，由于磁感線與地面垂直，外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi)，它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了極光,62 磁感強度 畢薩定律 高斯定理,磁 流 體 船,電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統(tǒng)大炮將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場的作用力，其作用的時間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程。因而引起了世界各國軍事家們的關(guān)注,一、磁感強度,1. 磁場,電流或運動電荷周圍既有電場又有磁場,磁場的宏觀性質(zhì),對運動電荷(或電流)有力的作用 磁場有能量,2. 磁感強度,定義：用運動電荷定義,帶電粒子在磁場中運動所受的力與運動方向有關(guān),實

2、驗發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場中沿某一特定直線方向運動時不受力，此直線方向與電荷無關(guān),單位 特斯拉,磁感強度 的定義：當(dāng)正電 荷垂直于特定直線運動時，受 力 將 方向定義 為該點的 的方向,磁感強度大小,運動電荷在磁場中受力,二、比奧薩伐爾定律,1.定義,真空磁導(dǎo)率,欲求一電流產(chǎn)生的磁場，可先把此電流分為無限多個電流元Idl,由實驗，一個電流元在場中P點產(chǎn)生的磁感強度為,若 =0或 ，則dB=0，即電流元在其直線延長線方向不產(chǎn)生磁場,若 = /2，則dB最大(其它因素不變的情形下)為,可見,導(dǎo)線中電流在P點產(chǎn)生的總磁場,大小,此即為磁感強度疊加原理,1、5 點,3、7點,2、4、6、8 點,三、由奧薩伐

3、爾定律求磁場,方法,1)將電流分解為無數(shù)個電流元,矢量積分須化作分量積分去做,Bx = dBx ；By = dBy ；Bz = dBz,例1載流長直導(dǎo)線的磁場,把直電流分為無數(shù)電流元,任取一電流元Idz，它 在P點產(chǎn)生的磁場方向如圖，大小為,本例中，所有電流元在P點產(chǎn)生的磁場方向相同，于是P點B的大小為,利用,可得,無限長直電流,1 = 0 ；2 = 有,半無限長直電流,1 = /2 ；2 = 有,解： 把電流看成許多電流元組成，在圓電流上任取一電流元Idl，它在軸上P點產(chǎn)生的磁場dB的大小為,例2 圓形載流導(dǎo)線的磁場,I,p,I,p,積分,上式中，r和都為常數(shù)，且,圓電流中心的場,若x R，

4、即場點離圓電流很遠,x,x,例3 載流直螺線管的磁場,如圖所示，有一長為l , 半徑為R的載流密繞直螺線管，螺線管的總匝數(shù)為N，通有電流I. 設(shè)把螺線管放在真空中，求管內(nèi)軸線上一點處的磁感強度,解 由圓形電流磁場公式,1）P點位于管內(nèi)軸線中點,2) 無限長的螺線管,3）半無限長螺線管,或由 代入,解法一 圓電流的磁場,向外,例4 半徑 為 R的帶電薄圓盤的電荷面密度為 , 并以角速度 繞通過盤心垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動 ，求圓盤中心的磁感強度,向內(nèi),解法二 運動電荷的磁場,四、磁場的高斯定理,1. 磁感線,畫法,性質(zhì),1)兩條磁感線不能相交,2)磁感線是環(huán)繞電流的閉合曲線,典型磁感線,直線電流的磁感

5、應(yīng)線,圓電流的磁感應(yīng)線,通電螺線管的磁感應(yīng)線,各種典型的磁感應(yīng)線的分布,直線電流的磁感線,圓形電流的磁感線,直螺線管電流的磁感線,環(huán)形螺線管電流的磁感線,2. 磁通量,定義：通過某面積S的磁通量等于通過S的磁感線的條數(shù),公式,3. 磁場的高斯定理,磁場的高斯定理(磁通連續(xù)原理)：在任何磁場中，通過任意封閉曲面的磁通量恒為零,因為磁感線是閉合曲線，穿入封閉曲面的磁感線條數(shù)和穿出封閉曲面的磁感線條數(shù)一定相等，故通過封閉曲面的磁通量恒為零,B線閉合，無頭無尾，這說明不存在單獨磁荷(磁單極子,磁單極子,1931年狄拉克(Dirac)理論上預(yù)言了磁單極子的存在,磁單極強度,質(zhì)量,由于m大，因此現(xiàn)有的加速器能量產(chǎn)生不了磁單極子對；