第六章 恒定電流的磁場(chǎng)

1、磁約束核聚變研究裝置磁約束核聚變研究裝置 一、電流1.定義：6.1 電流和電動(dòng)勢(shì)電流是由大量電荷作有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)所形成的。2.分類(lèi)：a.傳導(dǎo)電流：由電子或離子在導(dǎo)體中作定向運(yùn)動(dòng)所形成的電流。I-E-金屬導(dǎo)體(第一類(lèi)導(dǎo)體）中的電流是由自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成b.運(yùn)流電流：由帶電物體作機(jī)械運(yùn)動(dòng)(包括電子或離子)所形成的電流。電解質(zhì)溶液(第二類(lèi)導(dǎo)體）中的電流是由正負(fù)離子作定向運(yùn)動(dòng)所形成本章僅討論傳導(dǎo)電流3.電流的方向： 在電場(chǎng)力作用下，正負(fù)電荷總是沿相反方向運(yùn)動(dòng)；對(duì)于電流產(chǎn)生的一些效應(yīng)(熱效應(yīng)、磁效應(yīng)等)，正電荷沿某方向的運(yùn)動(dòng)與等量的負(fù)電荷沿相反方向運(yùn)動(dòng)在效果上相同。穩(wěn)恒的含義是指物理量不隨時(shí)間改

2、變形成電流的條件：在導(dǎo)體內(nèi)有可以自由移動(dòng)的電荷或叫載流子（如在半導(dǎo)體中載流子有電子或空穴；在金屬中是電子；在電解質(zhì)溶液中是離子）。在導(dǎo)體內(nèi)要維持一個(gè)電場(chǎng)，或者說(shuō)在導(dǎo)體兩端要存在有電勢(shì)差。電流的方向:正電荷從高電勢(shì)向低電勢(shì)移動(dòng)的方向。為了分析問(wèn)題方便起見(jiàn)，習(xí)慣上把電流看作是正電荷的定向流動(dòng)所形成的。規(guī)定：正電荷流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。Iqtdqdtt0lim規(guī)定正電荷流動(dòng)的方向?yàn)檎较颉?.電流強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)任一橫截面的電量，表示了電路中電流強(qiáng)弱的物理量。用標(biāo)量 I 表示。I單位：庫(kù)侖/秒=安培ACT）（1國(guó)際單位中的基本量。常用毫安（mA）、微安（A）標(biāo)量注意：電流強(qiáng)度是雙向標(biāo)量。電路中只

3、標(biāo)正方向。Ioti用電流強(qiáng)度還不能細(xì)致地描述電流的分布。所謂分布不同是指在導(dǎo)體的不同地方單位面積中通過(guò)的電流不同。交流電的趨膚效應(yīng)IIn目的：當(dāng)通過(guò)任一截面的電量不均勻時(shí)，用電流強(qiáng)度來(lái)描述就不夠用了，有必要引入一個(gè)描述空間不同點(diǎn)電流的大小。0limSQdqdIjnnnt Sdt dSdS 定義：電流密度矢量 的方向?yàn)榭臻g某點(diǎn)處正電荷的運(yùn)動(dòng)方向,它的大小等于單位時(shí)間內(nèi)該點(diǎn)附近垂直與電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位截面上所通過(guò)的電量。jj二 電流密度矢量 j由 計(jì)算流經(jīng)任一面元 的電流強(qiáng)度jdSdI單位 jLMT32121cosdSdScosdIjdSjdSj dS所以，通過(guò)導(dǎo)體任一截面S的電流強(qiáng)度為：SIj

4、dS 22/IjAmcs mS 量綱 SlR電阻率RUI 歐姆定律 ：R (resistance)電阻，單位 (ohm)歐姆m式中： 為電阻率(resistivity) 單位適用于金屬導(dǎo)體、電介液它給出一段電路兩端的電壓與電流的關(guān)系。是實(shí)驗(yàn)規(guī)律。 電阻率RG1稱(chēng)為(conductance) 電導(dǎo)單位S(siemens)西門(mén)子。量綱3122TMLIR一 電阻率 )1(0t實(shí)驗(yàn)表明：化學(xué)純的金屬電阻率，都很有規(guī)律地隨溫度的升高而增大。1mS /為電導(dǎo)率(conductivity) 單位 應(yīng)用：電阻率的大小要依具體情況具體考慮，可查閱手冊(cè)(P105)。* 電阻溫度系數(shù)攝氏溫度溫度為零度時(shí)的電阻率標(biāo)準(zhǔn)

5、電阻要選用 小的如康銅等合金。電阻溫度計(jì)就是利用電阻與溫度的關(guān)系制成。鐵Fe的 =4103 1/C0 碳C的 = 5104 1/C0 電阻溫度系數(shù)71.010m 53.510m 二 超導(dǎo)體在這特定的溫度下從正常態(tài)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)，這溫度叫做轉(zhuǎn)變溫度或居里點(diǎn)。RTK0.080.16240He具有超導(dǎo)電性的物體稱(chēng)為超導(dǎo)體（superconductor )如He在4K以下電阻變?yōu)榱?。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)28種金屬元素（地球的常態(tài)下）以及合金和化合物具有超導(dǎo)電性。還有一些元素只高壓下具有超導(dǎo)電性。提高超導(dǎo)臨界溫度是推廣應(yīng)用的重要關(guān)鍵之一。超導(dǎo)的特性及應(yīng)用有著廣闊的前景。當(dāng)溫度降到絕對(duì)零度很低時(shí)，某些金屬、合金以

6、及化合物的電阻率會(huì)突然降到很小，這種現(xiàn)象稱(chēng)作超導(dǎo)電現(xiàn)象。 1908年，荷蘭物理學(xué)家卡末林.昂尼斯（H.K.Onnes）首次把氦氣液化。1911年他發(fā)現(xiàn)固態(tài)汞樣品的溫度降至4.2 K 時(shí)，電阻減小到 。1913年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。510磁懸浮列車(chē)磁懸浮列車(chē)500（Kmh）電源 電動(dòng)勢(shì)一 電源、非靜電力設(shè)想有一個(gè)已充好電的電容器C,用導(dǎo)線將兩極板相聯(lián)。如圖：在導(dǎo)體兩端有一定電勢(shì)差，沿導(dǎo)線從正極板至負(fù)極板產(chǎn)生一電場(chǎng)。在靜電力作用下，導(dǎo)線內(nèi)的自由電子將沿導(dǎo)線從負(fù)極板至正極板作定向運(yùn)動(dòng)，即相當(dāng)正電荷反向移動(dòng)。因而導(dǎo)線內(nèi)形成電流i=i(t)。AB+q-q, qq 但隨對(duì)應(yīng); ( )ABVVi t最終，達(dá)到

7、靜電平衡整個(gè)導(dǎo)體成為一等勢(shì)體0;( )0ABVVi t所以，僅有靜電力的作用，只能產(chǎn)生瞬時(shí)電流，不可能產(chǎn)生穩(wěn)恒電流。即穩(wěn)恒電流的電流線是閉合曲線；而靜電場(chǎng)遵從環(huán)路定理：+單靠靜電力不可能沿閉合回路移動(dòng)電荷而始終作正功。如何才能在導(dǎo)體中維持穩(wěn)恒的電場(chǎng)(或電勢(shì)差)及穩(wěn)恒的電流？需要有一種裝置將q由B極“搬”A極；這種提供非靜電力的裝置稱(chēng)為電源。電源的工作原理：電源能夠提供非靜電力，可將正電荷從負(fù)極板B經(jīng)電源內(nèi)部搬運(yùn)到正極板A。0E dl電源內(nèi)部電流從負(fù)極板到正極板叫內(nèi)電路。電源外部電流從正極板到負(fù)極板叫外電路。從受力方面分析：靜電力把正電荷q從電源正極板經(jīng)外電路送至負(fù)極板；內(nèi)電路一定有非靜電力克服

8、靜電力將正電荷從負(fù)極板搬至正極板。由外電路內(nèi)電路構(gòu)成一個(gè)閉合電路叫全電路。從能量方面分析：非靜電力把正電荷從低電位移至高電位，克服靜電力作功所消耗能量由電源提供。所以，電源是一種能源。它將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。如化學(xué)電池、硅（硒）太陽(yáng)能電池，發(fā)電機(jī)等。+ + + +-+Eqq建立穩(wěn)恒電場(chǎng)，得到穩(wěn)恒電流建立穩(wěn)恒電場(chǎng)，得到穩(wěn)恒電流電源電源提供提供負(fù)極板負(fù)極板正極板正極板q非靜電力非靜電力克服靜電力克服靜電力維持穩(wěn)定電荷分布維持穩(wěn)定電荷分布穩(wěn)恒電場(chǎng)穩(wěn)恒電場(chǎng)穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒電流直流電源和交流電源直流電源和交流電源 能維持導(dǎo)體內(nèi)穩(wěn)恒電流的電源。不同電源其非能維持導(dǎo)體內(nèi)穩(wěn)恒電流的電源。不同電源其非靜電力的

9、本質(zhì)不同。靜電力的本質(zhì)不同。 蓄電池、干電池蓄電池、干電池 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 直流發(fā)電機(jī)、直直流發(fā)電機(jī)、直流穩(wěn)壓電源流穩(wěn)壓電源化學(xué)作用化學(xué)作用硅片內(nèi)光電效應(yīng)硅片內(nèi)光電效應(yīng)電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)內(nèi)電路和外電路內(nèi)電路和外電路+ + + +-+Eqq內(nèi)電路內(nèi)電路外電路外電路二 電動(dòng)勢(shì)電源內(nèi)：+E靜電力場(chǎng)強(qiáng)正電荷+q通過(guò)電源繞閉合電路一周時(shí)，靜電力、非靜電力對(duì)正電荷所作的功為：靜電場(chǎng)為保守場(chǎng)則：存在 靜電力、非靜電力kE非靜電力場(chǎng)強(qiáng)()kLWq EEdl0LE dlkLWqEdl即：kLWEdlq定義電源的電動(dòng)勢(shì)：kLWEdlq將單位正電荷繞閉合電路一周時(shí)，非靜電力所作的功的大小稱(chēng)為電源電動(dòng)勢(shì)。把單位正

10、電荷從負(fù)極板經(jīng)內(nèi)電路搬至正極板，電源非靜電力做的功電源電動(dòng)勢(shì)說(shuō)明： 單位：焦耳/庫(kù)侖；即：V (伏特) 反映的是非靜電力對(duì)電荷作功的本領(lǐng)，即電源將其它形式能量轉(zhuǎn)換為電能的本領(lǐng)越大。其大小僅與電源本身性質(zhì)有關(guān)，與外電路無(wú)關(guān)。由于外電路無(wú)非靜電力場(chǎng)，()kkLinsideEdlEdl 為標(biāo)量，與電流一樣有方向。算規(guī)定 的方向由負(fù)極板經(jīng)內(nèi)電路指向正極板，即正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。目的是為了解決電路問(wèn)題的方便。+對(duì)于處處有非靜電力的情形，如發(fā)電機(jī)、溫差電流：kLEdl普遍定義式電源內(nèi)部也有電阻電源的內(nèi)阻，用符號(hào)Ri表示+iR本書(shū)所討論的電路中，除特別聲明，導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。6.2 磁場(chǎng)力和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)力和

11、磁感應(yīng)強(qiáng)度一一. 磁力與磁場(chǎng)磁力與磁場(chǎng)磁體磁體磁體磁體電流電流電流電流安培提出安培提出:一切磁現(xiàn)象起源于電荷運(yùn)動(dòng)一切磁現(xiàn)象起源于電荷運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)的性質(zhì)磁場(chǎng)的性質(zhì)(1) 對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷(或電流或電流)有力的作用有力的作用;(2) 磁場(chǎng)有能量磁場(chǎng)有能量B二二. 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度在閉合回路中取電流元在閉合回路中取電流元lIdlId電流元在磁場(chǎng)中的受力特點(diǎn)電流元在磁場(chǎng)中的受力特點(diǎn):(1) 電流元在磁場(chǎng)中的方向不同電流元在磁場(chǎng)中的方向不同,受力也不同受力也不同;存在一個(gè)方向使存在一個(gè)方向使0dFlId0dF定義定義lIFBddmaxB(2) 當(dāng)電流元的取向與

12、當(dāng)電流元的取向與 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂的方向垂 直時(shí)直時(shí),受到的磁場(chǎng)力最受到的磁場(chǎng)力最 大大;磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小定義定義該方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的方向該方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的方向BlIdmaxddFF 滿(mǎn)足滿(mǎn)足 maxdFlIdBmaxdFBlIF dd（3）磁場(chǎng)力）磁場(chǎng)力的方向與電流元的方向與電流元和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度B安培力公式安培力公式lId右手螺旋關(guān)系右手螺旋關(guān)系磁感應(yīng)強(qiáng)度有各種定義方法，除上述方法外，我們還可以磁感應(yīng)強(qiáng)度有各種定義方法，除上述方法外，我們還可以用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力來(lái)定義。用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力來(lái)定義。6.3 畢奧薩伐爾定律畢奧薩伐爾定律 一一.

13、.畢奧薩伐爾定律畢奧薩伐爾定律 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng):取取qdEdEEd磁磁 場(chǎng)：場(chǎng)： 取取lIdBdBBd200d4drrlIB畢薩定律：畢薩定律： 0r單位矢量單位矢量真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率 270AN104大小：大?。?0sind4drlIB方向：右螺旋法則方向：右螺旋法則 ? ? ?PlIdrB例如：例如：lIdPlIdlIdrBrBrBr0B二二. .畢薩定律的應(yīng)用畢薩定律的應(yīng)用 1. 載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)IalIdrB解解20sind4drlIB求距離載流直導(dǎo)線為求距離載流直導(dǎo)線為a 處處一點(diǎn)一點(diǎn)P 的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B20sind4drlIBBP12cscar

14、dcscd2al cotcotaal根據(jù)幾何關(guān)系根據(jù)幾何關(guān)系)cos(cos4210aI21dsin40aIBIalIdrPl(1) 無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線)cos(cos4210aIB012aIB20方向：右螺旋法則方向：右螺旋法則B(2) 任意形狀直導(dǎo)線任意形狀直導(dǎo)線PaI1201B)180cos90(cos40002aIBaI40Br討討 論論I12PIb(3) 無(wú)限長(zhǎng)載流平板無(wú)限長(zhǎng)載流平板PBdxBd解解bxIIdd rIB2dd0 xxPBBBdcosdB100dPbIBybbI2arctan0dsecd2yx rsec2d0byxI2020secd22bxbyIxyOxdyb2a

15、rctan1Bd1 (1) (2) (3)分析：分析：ybbIBp2arctan0(1)by yIbyIbBP2200ybyb22arctan無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線 (2)by 22arctanybbIbIBP2200i021無(wú)限大板無(wú)限大板031 BBiB02磁屏蔽磁屏蔽iiPx2. 載流圓線圈的磁場(chǎng)載流圓線圈的磁場(chǎng)RxO求軸線上一點(diǎn)求軸線上一點(diǎn) P 的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度lIdBd20d4drlIB)(d4220 xRlIBd根據(jù)對(duì)稱(chēng)性根據(jù)對(duì)稱(chēng)性0Bcosd4cosd20rlIBxBBd2/122)(cosxRRrR2/32220)(2xRIRB方向滿(mǎn)足右手定則方向滿(mǎn)足右手定則

16、BrPxI2/32220)(2xRIRB(1)0 x載流圓線圈的圓心處載流圓線圈的圓心處 RIB20(2) 一段圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)一段圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)220RIBRI40I如果由如果由N 匝圓線圈組成匝圓線圈組成RNIB20右圖中，求右圖中，求O 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度I123解解01B23402RIBRI830RO例如例如討討 論論I)cos(cos42103RIBIRO123RI40321BBBBRx (3)2/32220)(2xRIRB3202xIRB302 xISSnnISpm定義定義mp302xpBm2 12 磁矩磁矩xORq求繞軸旋轉(zhuǎn)的帶電圓盤(pán)軸線上的磁場(chǎng)和圓盤(pán)的磁

17、矩求繞軸旋轉(zhuǎn)的帶電圓盤(pán)軸線上的磁場(chǎng)和圓盤(pán)的磁矩解解2/ Rq rrqd2dtqIddrrrrd2d2Pr2/322302/32220)(2d)(2ddxrrrxrIrBBBdxRxxR22222220Bd例例圓盤(pán)圓心處圓盤(pán)圓心處 RB20nrrnIrpmddd32RmmRrrpp0434dd方向沿方向沿 x 軸正向軸正向 3. 載流螺線管軸線上的磁場(chǎng)載流螺線管軸線上的磁場(chǎng) IPlInIdd R已知螺線管半徑為已知螺線管半徑為R單位長(zhǎng)度上有單位長(zhǎng)度上有n 匝匝ldlBd0 xrPRlBdr2/322202/32220)(2d)(2ddlRlInRlRIRBcotRl 2222cscRlRdsin

18、2d0nIB2121dsin20nIB120coscos2nI(1) 無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管1nIB002討討 論論(2) 半無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管半無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管 , 2 10 220InB三三. .運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng) lIdPr200d4drrlIBlId+qStQIddtqlsndd vnsq200d)(4drrlnsqBv電流元內(nèi)總電荷數(shù)電流元內(nèi)總電荷數(shù)lnsNdd電荷密度電荷密度200d4drrqNBv一個(gè)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)一個(gè)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)2004ddrrqNBBvOab如圖的導(dǎo)線，已知電荷線密度為如圖的導(dǎo)線，已知電荷線密度為 ，當(dāng)繞，當(dāng)繞 O 點(diǎn)以點(diǎn)以 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)解

19、解1234qdd線段線段1：dddblq201d4dbbqBd40O 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度例例求求v 000141d4B線段線段2：同理同理0241BOab1234qddv vBd線段線段3：rqdd203d4drrrBrrd40abrrBbaIn4d4003線段線段4：同理同理abBIn4044321BBBBB0)In11 (21ab6.4 6.4 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(guò)

20、的磁力線條數(shù)為磁感的單位面積上穿過(guò)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(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線(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(guò)面元的磁力線條數(shù)通過(guò)面元的磁力線條數(shù) 通過(guò)該面元的磁通量通過(guò)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0m三三. .磁場(chǎng)的高斯定理磁場(chǎng)的高斯定理BS

21、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(méi)有起始電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)線既沒(méi)有起始點(diǎn)，也沒(méi)有終止點(diǎn)，即磁場(chǎng)線點(diǎn)，也沒(méi)有終止點(diǎn)，即磁場(chǎng)線既既沒(méi)有源頭，也沒(méi)有尾閭沒(méi)有源頭，也沒(méi)有尾閭 磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)（渦旋場(chǎng)）磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)（渦旋場(chǎng)）例例 證明在證明在 磁力線磁力線 為平行直線的空間中，同一根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 磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理一一. .磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理靜電場(chǎng)靜電場(chǎng): 0d lE靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)靜電場(chǎng)是保

22、守場(chǎng)磁磁 場(chǎng)場(chǎng):?d lB 以無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線為例以無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線為例 rIB20LlBdLlBdcosLrrId20I0磁場(chǎng)的環(huán)流與環(huán)路中所包圍的電流有關(guān)磁場(chǎng)的環(huán)流與環(huán)路中所包圍的電流有關(guān) ILPIBrrLrldd 若環(huán)路中不包圍電流的情況？若環(huán)路中不包圍電流的情況？IL 若環(huán)路方向反向，情況如何？若環(huán)路方向反向，情況如何？IBrLld rdLLrrIlBd2d0I01dlI1B2B2dl1012 rIB1r2rL2022 rIBlBlBdd21對(duì)一對(duì)線元來(lái)說(shuō)對(duì)一對(duì)線元來(lái)說(shuō) 2211cosdcosdlBlB2201102d2drIrrIr0d環(huán)路不包圍電流，則磁場(chǎng)環(huán)流為零環(huán)路不包圍電流，則

23、磁場(chǎng)環(huán)流為零 12 推廣到一般情況推廣到一般情況 kII 1nkII1 在環(huán)路在環(huán)路 L 中中 在環(huán)路在環(huán)路 L 外外 L1I2IiI1kInIkIP LiLlBlBdd則磁場(chǎng)環(huán)流為則磁場(chǎng)環(huán)流為 LilBd010kiiI內(nèi)）LIkii(10 安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律 恒定電流的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿一閉合路徑恒定電流的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿一閉合路徑 L 的線積分的線積分等于路徑等于路徑 L 包圍的電流強(qiáng)度的代數(shù)和的包圍的電流強(qiáng)度的代數(shù)和的 0 倍倍內(nèi)iLIlB0d環(huán)路上各點(diǎn)的環(huán)路上各點(diǎn)的磁場(chǎng)為所有電磁場(chǎng)為所有電流的貢獻(xiàn)流的貢獻(xiàn)(1) 積分回路方向與電流方向呈右螺旋關(guān)系積分回路方向與電流方向呈右螺

24、旋關(guān)系滿(mǎn)足右螺旋關(guān)系時(shí)滿(mǎn)足右螺旋關(guān)系時(shí) 0iI反之反之 0iI(2) 磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)磁場(chǎng)是有旋場(chǎng) 電流是磁場(chǎng)渦旋的軸心電流是磁場(chǎng)渦旋的軸心 (3) 安培環(huán)路定理只適用于閉合的載流導(dǎo)線，對(duì)于任意設(shè)想安培環(huán)路定理只適用于閉合的載流導(dǎo)線，對(duì)于任意設(shè)想的一段載流導(dǎo)線不成立的一段載流導(dǎo)線不成立aILLlBdLlaIdcoscos4210圖中載流直導(dǎo)線圖中載流直導(dǎo)線, 設(shè)設(shè) 4/2112aaI222240220II0例如例如討論討論則則 L L 的環(huán)流為的環(huán)流為: :二二. 安培環(huán)路定理的應(yīng)用安培環(huán)路定理的應(yīng)用 例例 求無(wú)限長(zhǎng)圓柱面電流的磁場(chǎng)分布。求無(wú)限長(zhǎng)圓柱面電流的磁場(chǎng)分布。 RIrPL解解 系統(tǒng)有軸對(duì)稱(chēng)

25、性，圓周上各點(diǎn)的系統(tǒng)有軸對(duì)稱(chēng)性，圓周上各點(diǎn)的 B 相同相同PIddIBddB時(shí)時(shí)過(guò)圓柱面外過(guò)圓柱面外P 點(diǎn)點(diǎn)做一圓周做一圓周Rr LlBdcosLlB drB 2I0rIB20LlBdcosLlB drB 2Rr 時(shí)在時(shí)在圓柱面圓柱面內(nèi)做一圓周內(nèi)做一圓周00B無(wú)限長(zhǎng)圓柱體載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布無(wú)限長(zhǎng)圓柱體載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布 Rr 區(qū)域：區(qū)域：rIB20區(qū)域：區(qū)域：Rr rB 220rj2RIj202 RIrB推廣推廣RIroIN例例 求螺繞環(huán)電流的磁場(chǎng)分布及螺繞環(huán)內(nèi)的磁通量求螺繞環(huán)電流的磁場(chǎng)分布及螺繞環(huán)內(nèi)的磁通量 解解 h1R2RSrd 在螺繞環(huán)內(nèi)部做一個(gè)環(huán)路，可得在螺繞環(huán)內(nèi)部做一個(gè)環(huán)路，可得

26、LlBdcosLlB drB2NI0rNIB2/0 若螺繞環(huán)的截面很小，若螺繞環(huán)的截面很小，rr IrNB20內(nèi)nI0 若在外部再做一個(gè)環(huán)路，可得若在外部再做一個(gè)環(huán)路，可得 0iI0外B螺繞環(huán)內(nèi)的磁通量為螺繞環(huán)內(nèi)的磁通量為21dRRmSBrhrNIRRd2210120ln2RRhNI例例 求無(wú)限大平面電流的磁場(chǎng)求無(wú)限大平面電流的磁場(chǎng) 解解 面對(duì)稱(chēng)面對(duì)稱(chēng) iBBPabcddacdbcablBlBlBlBlBddddddcbalBlBddBab2abi02/0iB推廣：推廣：有厚度的無(wú)限大平面電流有厚度的無(wú)限大平面電流 jd2/0jdBjxB0 在外部在外部 在內(nèi)部在內(nèi)部 x載流導(dǎo)體產(chǎn)生磁場(chǎng)載流導(dǎo)

27、體產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用磁場(chǎng)對(duì)電流有作用一一. .安培定理安培定理大?。捍笮。悍较颍悍较颍簊inddlBIF 由右手螺旋法則確定由右手螺旋法則確定 任意形狀載流導(dǎo)線在外磁場(chǎng)中受到的安培力任意形狀載流導(dǎo)線在外磁場(chǎng)中受到的安培力BlIFFdd(1) 安培定理是矢量表述式安培定理是矢量表述式zyxFFFFd,d,dd(2) 若磁場(chǎng)為勻強(qiáng)場(chǎng)若磁場(chǎng)為勻強(qiáng)場(chǎng) BlIFd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的閉合電流受力在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的閉合電流受力BlIFd06.5 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用BlIF dd討論討論安培力安培力xyOAILB此段載流導(dǎo)線受的磁力。此段載流導(dǎo)線受的磁力。在電流上任取電流元在電流上任取電流元lId

28、lIBBlIFdddlIdFdsinddlIBFxyIBdxIBlIBFydcosdd0d00yIBFxIBLxIBFLy0d例例 在均勻磁場(chǎng)中放置一任意形狀的導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為在均勻磁場(chǎng)中放置一任意形狀的導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為I I求求解解相當(dāng)于載流直導(dǎo)線相當(dāng)于載流直導(dǎo)線F 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受的力，方向沿在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受的力，方向沿 y y 向。向。OA例例 求兩平行無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線之間的相互作用力？求兩平行無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線之間的相互作用力？a2I1I1B12f解解 aIB2101電流電流 2 處于電流處于電流 1 的磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)中1212BIf同時(shí)，電流同時(shí)，電流 1 處于電流處于電流 2 的磁場(chǎng)中，的磁場(chǎng)中，

29、aIIBIf2210212121faII2210電流電流 2 中單位長(zhǎng)度上受的安培力中單位長(zhǎng)度上受的安培力電流電流 1 中單位長(zhǎng)度上受的安培力中單位長(zhǎng)度上受的安培力(1) 定義定義: : 真空中通有同值電流的兩無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線，若真空中通有同值電流的兩無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線，若 相距相距 1 1 米米，單位長(zhǎng)度受力，單位長(zhǎng)度受力(2) 電流之間的磁力符合牛頓第三定律：電流之間的磁力符合牛頓第三定律：N10271221ff則電流為則電流為1 1 安培安培。(3) 分析兩電流元之間的相互作用力分析兩電流元之間的相互作用力22dlI11dlI12r312121101d4drrlIB312121122012

30、212rrlIlI4BlIfddddd同理同理321212211021121dd4dddrrlIlIBlIf 兩電流元之間的相互作用力，一般不遵守牛頓第三定律兩電流元之間的相互作用力，一般不遵守牛頓第三定律討論討論21f12f(4) 分析兩根帶電長(zhǎng)直線沿長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶電線之間的分析兩根帶電長(zhǎng)直線沿長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶電線之間的作用力。作用力。1v2v12a 兩帶電線上的電流為兩帶電線上的電流為111vI222vIaIIf2210a2f0m2211vv 兩帶電線單位長(zhǎng)度上的電荷之間的庫(kù)侖力兩帶電線單位長(zhǎng)度上的電荷之間的庫(kù)侖力aEfe021212emff2100vv221cvv001c在一般情況

31、下，磁場(chǎng)力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力在一般情況下，磁場(chǎng)力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力2102211022aavv例例 求一載流導(dǎo)線框在無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線磁場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)求一載流導(dǎo)線框在無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線磁場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)解解 1Iaba2I1234xo121bBIf aIbI2102323bBIf aIbI4102方向向左方向向左方向向右方向向右aalBIf21222sindxIxIaad222102ln2210II24ff 整個(gè)線圈所受的合力：整個(gè)線圈所受的合力：4321ffffF31ff 線圈向左做平動(dòng)線圈向左做平動(dòng)31ff1324CDFABF二二. .磁場(chǎng)對(duì)平面載流線圈的作用磁場(chǎng)對(duì)平面載流線圈的作用B1l2lDAFBC

32、FDCBAIsin1BIlFFBCDA（方向相反在同一直線上）（方向相反在同一直線上）2BIlFFABCD0iF（線圈無(wú)平動(dòng)）（線圈無(wú)平動(dòng)）對(duì)中心的力矩為對(duì)中心的力矩為sin2sin211lFlFMCDABsin21BIl l1. 在均勻磁場(chǎng)中的剛性矩形載流線圈在均勻磁場(chǎng)中的剛性矩形載流線圈n（方向相反方向相反不在一條直線上）不在一條直線上）nl lnSS21BpMmnISpm令令B+ +nA(B)D(C)2. 磁場(chǎng)力的功磁場(chǎng)力的功dsinddBISMAmIBSId)cosd(mmmmIIIAmm)(d1221討論討論(1) 線圈若有線圈若有N 匝線圈匝線圈BpNMm(2) M 作用下，磁通量

33、增加作用下，磁通量增加0M0穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡負(fù)號(hào)表示力矩作正功時(shí)負(fù)號(hào)表示力矩作正功時(shí) 減小減小非穩(wěn)定平衡非穩(wěn)定平衡0M(3) 非均勻磁場(chǎng)中的平面電流環(huán)非均勻磁場(chǎng)中的平面電流環(huán)0iF線圈有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)線圈有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)0M一一. .洛倫茲力公式洛倫茲力公式 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果qBvfsin,vBqf sinBqfv 安培力與洛倫茲力的關(guān)系安培力與洛倫茲力的關(guān)系ldIqsfBqNF vddBqfm vBlIF dBlnsqdvBNqv安培力是大量帶電粒子洛倫茲力的疊加安培力是大量帶電粒子洛倫茲力的疊加6.6 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)v(1) 洛倫茲力始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力

34、始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故討論討論對(duì)電荷不作功對(duì)電荷不作功f(2) 在一般情況下，空間中電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在在一般情況下，空間中電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在meffFBqEqvtp d/d二二. .帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) BvBfqRmBq22sinvvqBmRvqBmRT22vmqBf2 粒子回轉(zhuǎn)周期與頻率粒子回轉(zhuǎn)周期與頻率情況情況v 一般情況一般情況 B/vvhcos/vvsinvv帶電粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)帶電粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)qBmqBmRsinvvqBmThcos2/vv 磁聚焦原理磁聚焦原理 B粒子粒子源源A Avv /vv 很小時(shí)很小時(shí)qBmThvv2/接收接收器器 AA發(fā)

35、散角不太大的帶電粒子束，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后，重新會(huì)聚發(fā)散角不太大的帶電粒子束，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后，重新會(huì)聚v 減少粒子的縱向前進(jìn)速減少粒子的縱向前進(jìn)速度，使粒子運(yùn)動(dòng)發(fā)生度，使粒子運(yùn)動(dòng)發(fā)生“反射反射” ” 磁約束原理磁約束原理 在非均勻磁場(chǎng)中，速度方向與磁場(chǎng)不同的帶電粒子，也要作在非均勻磁場(chǎng)中，速度方向與磁場(chǎng)不同的帶電粒子，也要作螺旋運(yùn)動(dòng)，但半徑和螺距都將不斷發(fā)生變化螺旋運(yùn)動(dòng)，但半徑和螺距都將不斷發(fā)生變化BqBmqBmRsinvvf/ffe磁場(chǎng)增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)半徑減少磁場(chǎng)增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)半徑減少 強(qiáng)磁場(chǎng)可約束帶電粒子在一根磁場(chǎng)線附近強(qiáng)磁場(chǎng)可約束帶電粒子在一根磁場(chǎng)線附近 橫向磁約束橫向磁約束 縱向磁約束縱向磁約束ff

36、f/fv在非均勻磁場(chǎng)中，縱向運(yùn)動(dòng)在非均勻磁場(chǎng)中，縱向運(yùn)動(dòng)受到抑制受到抑制 磁鏡效應(yīng)磁鏡效應(yīng)磁鏡磁鏡線圈線圈線圈線圈B高溫等離子體高溫等離子體 磁鏡效應(yīng)的典型應(yīng)用磁鏡效應(yīng)的典型應(yīng)用受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)研究受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)研究 能約束運(yùn)動(dòng)帶電粒能約束運(yùn)動(dòng)帶電粒子的磁場(chǎng)分布稱(chēng)為磁鏡子的磁場(chǎng)分布稱(chēng)為磁鏡約束約束 磁瓶磁瓶 地球的磁約束效應(yīng)地球的磁約束效應(yīng) 天然磁瓶天然磁瓶三三. .霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)18791879年年 霍爾發(fā)現(xiàn)在一個(gè)通有電流的導(dǎo)體板上，若垂直于板霍爾發(fā)現(xiàn)在一個(gè)通有電流的導(dǎo)體板上，若垂直于板面施加一磁場(chǎng)，則板面兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)微弱電勢(shì)差面施加一磁場(chǎng)，則板面兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)微弱電勢(shì)差( (霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)

37、)Bqfm v橫向電場(chǎng)力橫向電場(chǎng)力: :洛倫茲力洛倫茲力: :0)(BqEqv當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果dIBKUab受力分析受力分析dnqvlnqdIBUabnqK1BEhvlEuhabBlv(霍耳系數(shù)霍耳系數(shù))SnqIvvldIBabqmfEEEqfe(方向向下方向向下)(方向向下方向向下)+(2) 區(qū)分半導(dǎo)體材料類(lèi)型區(qū)分半導(dǎo)體材料類(lèi)型 霍爾系數(shù)的正負(fù)與載流子電荷性質(zhì)有關(guān)霍爾系數(shù)的正負(fù)與載流子電荷性質(zhì)有關(guān)B+abbauu ab+bauu 0K0KIIvqN 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體vq它是研究半導(dǎo)體材料性質(zhì)的有效方法它是研究半導(dǎo)體材料性質(zhì)的有效方法（濃

38、度隨雜質(zhì)、溫濃度隨雜質(zhì)、溫度等變化度等變化）B討論討論(1) 通過(guò)測(cè)量霍爾系數(shù)可以確定導(dǎo)電體中載流子濃度通過(guò)測(cè)量霍爾系數(shù)可以確定導(dǎo)電體中載流子濃度四四. 運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng)qvEB2004rrqBv2004rrqErEcEBvv2001高溫導(dǎo)高溫導(dǎo)電氣體電氣體B沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分造成的沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分造成的能量損耗能量損耗可提高效率可提高效率特點(diǎn)：特點(diǎn)：磁場(chǎng)是電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)磁場(chǎng)是電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(3) 磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電一一. 磁介質(zhì)及其分類(lèi)磁介質(zhì)及其分類(lèi)1. 磁介質(zhì)磁介質(zhì) 任何實(shí)物都是任何實(shí)物都是磁介質(zhì)磁介質(zhì)0E0EEE電介質(zhì)放入外場(chǎng)電介質(zhì)放入外場(chǎng)0EE磁介質(zhì)放入外場(chǎng)磁介質(zhì)放入外

39、場(chǎng)0BrBB0r 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率 反映磁介質(zhì)對(duì)原場(chǎng)的影響程度反映磁介質(zhì)對(duì)原場(chǎng)的影響程度 6.7 物質(zhì)的磁性物質(zhì)的磁性2. 磁介質(zhì)的分類(lèi)磁介質(zhì)的分類(lèi)順磁質(zhì)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)1r減弱原場(chǎng)減弱原場(chǎng)0BB 1r增強(qiáng)原場(chǎng)增強(qiáng)原場(chǎng)0BB 如如 鋅、銅、水銀、鉛等鋅、銅、水銀、鉛等如如 錳、鉻、鉑、氧等錳、鉻、鉑、氧等弱弱磁磁性性物物質(zhì)質(zhì)順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率都非常接近于順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率都非常接近于1。鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì))1010(421r通常不是常數(shù)通常不是常數(shù)具有顯著的增強(qiáng)原磁場(chǎng)的性質(zhì)具有顯著的增強(qiáng)原磁場(chǎng)的性質(zhì)強(qiáng)磁性物質(zhì)強(qiáng)磁性物質(zhì)二二. 磁化機(jī)理磁化機(jī)理原子中電子的軌道磁矩原子中電子的軌道

40、磁矩1. 安培分子環(huán)流的概念和方法安培分子環(huán)流的概念和方法LmePl2電子的自旋磁矩電子的自旋磁矩SmePs電子自旋磁矩電子自旋磁矩與軌道磁矩有與軌道磁矩有相同的數(shù)量級(jí)相同的數(shù)量級(jí)分子磁矩分子磁矩 所有電子磁矩的總和所有電子磁矩的總和immiPP抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)0mP無(wú)外場(chǎng)作用時(shí)，對(duì)外不顯磁性無(wú)外場(chǎng)作用時(shí)，對(duì)外不顯磁性順磁質(zhì)順磁質(zhì)0mP無(wú)外場(chǎng)作用時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)，無(wú)外場(chǎng)作用時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)外也不顯磁性對(duì)外也不顯磁性0mP2. 磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)的磁化evmPr0BffomP電子軌道半徑不變電子軌道半徑不變)(mPmP當(dāng)外場(chǎng)方向與原子磁矩反方向時(shí)當(dāng)外場(chǎng)方向與原子磁矩反方向時(shí)emPr0BfomPfmP

41、)(mP當(dāng)外場(chǎng)方向與原子磁矩方向相同時(shí)當(dāng)外場(chǎng)方向與原子磁矩方向相同時(shí)0B將順磁質(zhì)放入外場(chǎng)將順磁質(zhì)放入外場(chǎng) 分子環(huán)流在外場(chǎng)作用下，分子環(huán)流在外場(chǎng)作用下，產(chǎn)生取向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生取向轉(zhuǎn)動(dòng)， 磁矩將轉(zhuǎn)磁矩將轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向向外場(chǎng)方向 宏觀上宏觀上產(chǎn)生附加磁場(chǎng)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)0B1B1B結(jié)論：結(jié)論：在外場(chǎng)作用下，電子產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成附加在外場(chǎng)作用下，電子產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成附加的的mP, 附加磁矩（也稱(chēng)感應(yīng)磁矩）總是與外場(chǎng)方向附加磁矩（也稱(chēng)感應(yīng)磁矩）總是與外場(chǎng)方向B0B反，即產(chǎn)生一個(gè)與外場(chǎng)反向的附加磁場(chǎng)反，即產(chǎn)生一個(gè)與外場(chǎng)反向的附加磁場(chǎng)相相 抗磁質(zhì)磁化抗磁質(zhì)磁化在外場(chǎng)作用下，每個(gè)分子中的所有電子都產(chǎn)生感

42、應(yīng)磁矩在外場(chǎng)作用下，每個(gè)分子中的所有電子都產(chǎn)生感應(yīng)磁矩mPBB則磁介質(zhì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)則磁介質(zhì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)與外場(chǎng)方向相反與外場(chǎng)方向相反順磁質(zhì)磁化順磁質(zhì)磁化在外場(chǎng)作用下，分子磁矩要轉(zhuǎn)向，同時(shí)每個(gè)分子中的所有電在外場(chǎng)作用下，分子磁矩要轉(zhuǎn)向，同時(shí)每個(gè)分子中的所有電子也都產(chǎn)生感應(yīng)磁矩。子也都產(chǎn)生感應(yīng)磁矩。1BB21BBB則磁介質(zhì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)則磁介質(zhì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)1B與外場(chǎng)方向相同與外場(chǎng)方向相同三三. 有磁介質(zhì)的磁高斯定理有磁介質(zhì)的磁高斯定理0BBB磁介質(zhì)存在時(shí)，磁感應(yīng)線仍是一系列無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線磁介質(zhì)存在時(shí)，磁感應(yīng)線仍是一系列無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線(含磁介質(zhì)的磁高斯定理含磁介質(zhì)的磁高斯定理)對(duì)于任意閉合曲面對(duì)

43、于任意閉合曲面SSSBdSSSBSBdd000dSSB四四. 有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理1. 束縛電流束縛電流0B以無(wú)限長(zhǎng)螺線管為例以無(wú)限長(zhǎng)螺線管為例定義定義：磁化強(qiáng)度：磁化強(qiáng)度 VPMm 磁化強(qiáng)度越強(qiáng)，反映磁介質(zhì)磁化程度越強(qiáng)磁化強(qiáng)度越強(qiáng)，反映磁介質(zhì)磁化程度越強(qiáng)順順磁磁質(zhì)質(zhì)0I0ISI在磁介質(zhì)內(nèi)部的任一小區(qū)域：在磁介質(zhì)內(nèi)部的任一小區(qū)域：相鄰的分子環(huán)流的方向相反相鄰的分子環(huán)流的方向相反在磁介質(zhì)表面處各點(diǎn)：在磁介質(zhì)表面處各點(diǎn)：分子環(huán)流未被抵消分子環(huán)流未被抵消形成沿表面流動(dòng)的面電流形成沿表面流動(dòng)的面電流SI束縛電流束縛電流VPMm i結(jié)論：結(jié)論：介質(zhì)中磁場(chǎng)由傳導(dǎo)和束縛電流共同產(chǎn)生。介質(zhì)中磁場(chǎng)由傳導(dǎo)和束縛電流共同產(chǎn)生。順順磁磁質(zhì)質(zhì)0ISIabcdiLIlB0d) (00SINI )(00abiNI nMi束縛電流密度束縛電流密度2. 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理LLlMNIlBdd000用磁化強(qiáng)度描述束縛電流項(xiàng)用磁化強(qiáng)度描述束縛電流項(xiàng)可證明可證明:000d)(NIlMBLiI0定義磁場(chǎng)強(qiáng)度定義磁場(chǎng)強(qiáng)度MBH00dIlHL(磁介質(zhì)的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)的安培環(huán)路定理)磁介質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度沿所選閉合路徑的環(huán)流等于閉合積分路徑磁