11-1穩(wěn)恒磁場解讀

1、第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度11-1 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度 磁場的高斯定理磁場的高斯定理1. 1. 基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象中國在磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)：中國在磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)：最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象：磁石吸引鐵屑最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象：磁石吸引鐵屑春秋戰(zhàn)國春秋戰(zhàn)國呂氏春秋呂氏春秋記載：磁石召鐵記載：磁石召鐵 東漢王充東漢王充論衡論衡描述：描述： 司南勺司南勺最早的指南器具最早的指南器具 十一世紀(jì)沈括發(fā)明指南針，發(fā)現(xiàn)地磁偏角，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十二世紀(jì)已有關(guān)于指南針用于航海的

2、記載司南勺司南勺第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度早期的磁現(xiàn)象包括早期的磁現(xiàn)象包括: :(1)(1)天然磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)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是順著南北指向。指北的一端稱為北極或N極，指極，指南的一端稱為南極或南的一端稱為南極或S極。同性磁極相互排斥，異極。同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。性磁極相互吸引。 (3) (3)把磁鐵作任意

3、分割，每一小塊都有南北兩把磁鐵作任意分割，每一小塊都有南北兩極，任一磁鐵總是兩極同時存在。極，任一磁鐵總是兩極同時存在。 (4) (4)某些本來不顯磁性的物質(zhì)，在接近或接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。觸磁鐵后就有了磁性，這種現(xiàn)象稱為磁化。基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度18201820年年 奧斯特奧斯特 磁針上的電碰撞實驗磁針上的電碰撞實驗電流的磁效應(yīng)電流的磁效應(yīng)運(yùn)動的電荷運(yùn)動的電荷？磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有沒有聯(lián)系？磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有沒有聯(lián)系？靜電場靜電場靜止的電荷靜止的電荷安培提出分子電流假

4、設(shè)安培提出分子電流假設(shè): :磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)運(yùn)動的電荷產(chǎn)生磁場運(yùn)動的電荷產(chǎn)生磁場運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷磁場磁場產(chǎn)生產(chǎn)生作用作用基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象奧斯特奧斯特第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度2. 2. 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 設(shè)帶電量為設(shè)帶電量為q，速度為，速度為v的運(yùn)動試探電荷處于的運(yùn)動試探電荷處于磁場中，實驗發(fā)現(xiàn)：磁場中，實驗發(fā)現(xiàn)： （2）在磁場中的）在磁場中的p點(diǎn)處存在著一個特定的方向，點(diǎn)處存在著一個特定的方向，當(dāng)電荷沿此方向或相反方向運(yùn)動時，所受到的磁力當(dāng)電荷沿此方向或相反方向運(yùn)動時，所受到的磁力為零，與電荷本身性質(zhì)無關(guān)為零，與電荷本

5、身性質(zhì)無關(guān); （1）當(dāng)運(yùn)動試探電荷以同一速率）當(dāng)運(yùn)動試探電荷以同一速率v沿不同方向沿不同方向通過磁場中某點(diǎn)通過磁場中某點(diǎn) p 時，電荷所受磁力的大小是不同時，電荷所受磁力的大小是不同的，但磁力的方向卻總是與電荷運(yùn)動方向（的，但磁力的方向卻總是與電荷運(yùn)動方向（ ）垂直；）垂直；v （3）在磁場中的）在磁場中的p點(diǎn)處，電荷沿與上述特定方向點(diǎn)處，電荷沿與上述特定方向垂直的方向運(yùn)動時所受到的磁力最大垂直的方向運(yùn)動時所受到的磁力最大(記為記為Fm)， 并并且且Fm與與qv的比值是與的比值是與q、v無關(guān)的確定值。無關(guān)的確定值。第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度

6、（1）當(dāng)運(yùn)動試探電荷以同一速）當(dāng)運(yùn)動試探電荷以同一速率率v沿不同方向通過磁場中某點(diǎn)沿不同方向通過磁場中某點(diǎn) p 時，電荷所受磁力的大小是不同時，電荷所受磁力的大小是不同的，但磁力的方向卻總是與電荷的，但磁力的方向卻總是與電荷運(yùn)動方向（運(yùn)動方向（ ）垂直；）垂直；第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度（2）在磁場中的）在磁場中的p點(diǎn)處存在著一個特定的方向，當(dāng)點(diǎn)處存在著一個特定的方向，當(dāng)電荷沿此方向或相反方向運(yùn)動時，所受到的磁力電荷沿此方向或相反方向運(yùn)動時，所受到的磁力為零，與電荷本身性質(zhì)無關(guān)為零，與電荷本身性質(zhì)無關(guān);（xyzo0F+v+vvv第十一章第十

7、一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度3）在磁場中的）在磁場中的p點(diǎn)處，電荷點(diǎn)處，電荷沿與上述特定方向垂直的沿與上述特定方向垂直的方向運(yùn)動時所受到的磁力方向運(yùn)動時所受到的磁力最大最大(記為記為Fm)， 并且并且Fm與與qv的比值是與的比值是與q、v無關(guān)的確定值。無關(guān)的確定值。第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度方向：方向：小磁針平衡時小磁針平衡時N 極的指向極的指向。大小：大?。?單位：單位：特斯拉（特斯拉（T） 高斯（高斯（Gs）qvFBm 由實驗結(jié)果可見，磁場中任何一點(diǎn)都存在一個由實驗結(jié)果可見，磁場中任何一點(diǎn)都存在一

8、個固有的特定方向和確定的比值固有的特定方向和確定的比值Fm/(qv)，與試驗電荷，與試驗電荷的性質(zhì)無關(guān)，反映了磁場在該點(diǎn)的方向和強(qiáng)弱特征，的性質(zhì)無關(guān)，反映了磁場在該點(diǎn)的方向和強(qiáng)弱特征，為此，定義一個為此，定義一個矢量函數(shù)矢量函數(shù)：qBvmFxyzGs10T14磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度xyzo一一 磁磁 場場運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷磁場磁場0F二二 磁磁 感感 強(qiáng)強(qiáng) 度度 的的 定定 義義B+v 帶電粒子在磁場中運(yùn)帶電粒子在磁場中運(yùn)動所受的力與運(yùn)動方向有動所受的力與運(yùn)動方向有關(guān)關(guān). 實驗發(fā)現(xiàn)帶電粒子在實驗發(fā)現(xiàn)帶電粒子

9、在磁場中沿某一特定直線方磁場中沿某一特定直線方向運(yùn)動時不受力，此直線向運(yùn)動時不受力，此直線方向與電荷無關(guān)方向與電荷無關(guān).+vvv第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度 帶電粒子在磁場中沿帶電粒子在磁場中沿其他方向運(yùn)動時其他方向運(yùn)動時 垂直垂直于于 與特定直線所組成與特定直線所組成的平面的平面.Fv 當(dāng)帶電粒子在磁場中當(dāng)帶電粒子在磁場中垂直于此特定直線運(yùn)動時垂直于此特定直線運(yùn)動時受力最大受力最大.FFFmaxvqFmax大小與大小與 無關(guān)無關(guān)v, q 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度 的定義：的定義：當(dāng)當(dāng)正電荷垂直于正電荷垂直于 特定直線運(yùn)動特定直線運(yùn)動時，受力時，受力 將將 方方向定義為該點(diǎn)的向定義為該點(diǎn)的 的方向的方向. BmaxFvmaxFBvqFmax第十一章第十一章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場11 1 11 1 磁場磁場 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度單位單位 特斯拉特斯拉mN/A1)T