磁場(chǎng)高斯定理

1、9.3 9.3 磁場(chǎng)的高斯定理磁場(chǎng)的高斯定理靜電場(chǎng)：靜電場(chǎng)：磁磁 場(chǎng)：場(chǎng)：?dsb0iseqse/d靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)一一. 磁力線磁力線1. 規(guī)定規(guī)定(1) 方向：磁力線切線方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度方向：磁力線切線方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度bb的單位面積上穿過的磁力線條數(shù)為磁感的單位面積上穿過的磁力線條數(shù)為磁感bsnbdd的方向的方向(2) 大小：垂直大?。捍怪睉?yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度的大小的大小2. 磁力線的特征磁力線的特征(1) 無頭無尾的閉合曲線無頭無尾的閉合曲線1直線電流的磁感應(yīng)線直線電流的磁感應(yīng)線ibi2 i圓電流的磁感應(yīng)線圓電流的磁感應(yīng)線3通電螺線管的磁感應(yīng)線通電螺線管的磁感應(yīng)線4各種典型的磁感應(yīng)線

2、的分布：各種典型的磁感應(yīng)線的分布：直線電流的磁感線直線電流的磁感線圓形電流的磁感線圓形電流的磁感線5直螺線管電流的磁感線直螺線管電流的磁感線環(huán)形螺線管環(huán)形螺線管(螺繞環(huán)螺繞環(huán))電流的磁感線電流的磁感線6(2) 與電流相互套連，服從右手螺旋定則與電流相互套連，服從右手螺旋定則(3) 磁力線不相交磁力線不相交二二. .磁通量磁通量snbddsbmdd通過面元的磁力線條數(shù)通過面元的磁力線條數(shù) 通過該面元的磁通量通過該面元的磁通量sdbsd對(duì)于有限曲面對(duì)于有限曲面sbmd磁力線穿入磁力線穿入對(duì)于閉合曲面對(duì)于閉合曲面smsbd規(guī)定規(guī)定0m磁力線穿出磁力線穿出0m7三三. .磁場(chǎng)的高斯定理磁場(chǎng)的高斯定理b

3、s磁場(chǎng)線都是閉合曲線磁場(chǎng)線都是閉合曲線 0dsmsb(磁高斯定理磁高斯定理)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)線既沒有起始電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)線既沒有起始點(diǎn)，也沒有終止點(diǎn)，即磁場(chǎng)線點(diǎn)，也沒有終止點(diǎn)，即磁場(chǎng)線既既沒有源頭，也沒有尾沒有源頭，也沒有尾 磁場(chǎng)是磁場(chǎng)是無源場(chǎng)無源場(chǎng)（渦旋場(chǎng)）（渦旋場(chǎng)）例例 證明在磁力線為平行直線的空間中，同一根磁力線證明在磁力線為平行直線的空間中，同一根磁力線 上各點(diǎn)的上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值相等。磁感應(yīng)強(qiáng)度值相等。abs解解smsbd0sbsbbababb 8sbm is)ji( 23s3 021 ss 021 )rb(s 21rbs 2. 在在均勻磁場(chǎng)均勻磁場(chǎng) jib23 中，過中，過yoz

4、平面平面內(nèi)內(nèi) 面積為面積為s的磁通量。的磁通量。 xoyzsnbro1s2sb1. 求均勻磁場(chǎng)中求均勻磁場(chǎng)中半球面的磁通量半球面的磁通量課課堂堂練練習(xí)習(xí)9現(xiàn)代物理相關(guān)信息：現(xiàn)代物理相關(guān)信息： 將磁場(chǎng)的高斯定理與電場(chǎng)的高斯定理相比較，可知自然界將磁場(chǎng)的高斯定理與電場(chǎng)的高斯定理相比較，可知自然界中沒有與中沒有與“電荷電荷”相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的“磁荷磁荷”（或叫單獨(dú)的磁極）存在（或叫單獨(dú)的磁極）存在。但是。但是1931年英國物理學(xué)家狄拉克曾從理論上預(yù)言，可能存在年英國物理學(xué)家狄拉克曾從理論上預(yù)言，可能存在磁單極子磁單極子(magnetic monopole)，并且磁單極子的磁荷同電荷一，并且磁單極子的磁

5、荷同電荷一樣也是量子化的。樣也是量子化的。 近幾十年來，從月球巖石到深海沉積物，從高能加速器到近幾十年來，從月球巖石到深海沉積物，從高能加速器到宇宙射線，人們一直在捕捉磁單極子蹤跡。然而迄今為止宇宙射線，人們一直在捕捉磁單極子蹤跡。然而迄今為止, 人人們還沒有發(fā)現(xiàn)可以確定磁單極子存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。們還沒有發(fā)現(xiàn)可以確定磁單極子存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 如果實(shí)驗(yàn)上找到了磁單極子如果實(shí)驗(yàn)上找到了磁單極子，那么不僅磁場(chǎng)的高斯定理以，那么不僅磁場(chǎng)的高斯定理以至整個(gè)電磁理論都將作重大修改，而且將深刻影響有關(guān)基本粒至整個(gè)電磁理論都將作重大修改，而且將深刻影響有關(guān)基本粒子的構(gòu)造、相互作用的子的構(gòu)造、相互作用的“大統(tǒng)一理

6、論大統(tǒng)一理論”、宇宙的演化等重大理、宇宙的演化等重大理論問題。論問題。10將電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)比將電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)比：smqsbdsqsd0dqm 磁磁 荷荷討論討論由電場(chǎng)的高斯定理由電場(chǎng)的高斯定理可把磁場(chǎng)的高斯定理可把磁場(chǎng)的高斯定理寫成寫成與電場(chǎng)與電場(chǎng)類似類似的形式的形式q0 自由電荷自由電荷見過單獨(dú)的磁荷嗎？見過單獨(dú)的磁荷嗎？111931年年 dirac 預(yù)言了預(yù)言了磁單極子磁單極子的存在的存在量子理論給出電荷量子理論給出電荷 q 和磁荷和磁荷 qm 存在關(guān)系：存在關(guān)系：），（ 3 2 1nnhqqm預(yù)言：磁單極子質(zhì)量：預(yù)言：磁單極子質(zhì)量： 8202 10g10pmm這么大質(zhì)量的粒子尚無法在加速器中產(chǎn)生。這么大質(zhì)量的粒子尚無法在加速器中產(chǎn)生。人們寄希望于在宇宙射線中尋找。人們寄希望于在宇宙射線中尋找。只要存在磁單極子就能證明電荷的量子化。只要存在磁單極子就能證明電荷的量子化。12唯一的一次，從宇宙射線中捕捉到磁單極子的實(shí)驗(yàn)記錄：唯一的一次，從宇宙射線中捕捉到磁單極子的實(shí)驗(yàn)記錄：斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)cabrera等人的研究組利用超導(dǎo)線圈中磁通的變化等人的研究組利用超導(dǎo)線圈中磁通的變化測(cè)量來自宇宙的測(cè)量來自宇宙的磁單極子。磁單極子?；狙b置基本裝置:qm電感電感 l02 i超導(dǎo)線圈超導(dǎo)線圈有磁單極子穿過時(shí)，感應(yīng)電流有磁單極子穿過時(shí)，感應(yīng)電流li/20 i1982.