恒定磁場解讀課件

第十一章恒定磁場11－3磁場、磁感強度11－4畢奧－薩伐爾定律11－5磁通量11－7帶電粒子在磁場中的運動11－8截流導線在磁場中所受的力第十一章恒定磁場11－3磁場、磁感強度11－3磁場磁感強度一、磁場二、磁感強度11－3磁場磁感強度一、磁場一、磁場1．磁現(xiàn)象：每塊磁鐵都有兩個磁極：南(S)極和北(N)極磁力：磁鐵之間存在磁相互作用。磁鐵之間的相互作用力。S極N極SN同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。一、磁場1．磁現(xiàn)象：每塊磁鐵都有兩個磁極：南(S)極和北(N2．電流的磁效應(yīng)：1820年7月奧斯特ISN同年9月安培2．電流的磁效應(yīng)：1820年7月奧斯特ISN同年9月安培3．磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培指出：電流是一切磁現(xiàn)象的根源。磁相互作用實質(zhì)是電流之間的一種相互作用現(xiàn)象。磁鐵的相互作用是由于磁鐵內(nèi)部存在著規(guī)則排列的分子電流的緣故。NS3．磁現(xiàn)象的本質(zhì)：安培指出：電流是一切磁現(xiàn)象的根源。磁相互作4．磁場的性質(zhì)：磁場的性質(zhì)：電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。（1）力的性質(zhì)：磁場對場中的運動電荷，載流導線，載流線圈、磁鐵都會產(chǎn)生磁場力的作用；（2）能的性質(zhì)：當載流導體在磁場中運動時，

磁場力要作功，表明磁場具有能量。磁場：運動電荷運動電荷磁場4．磁場的性質(zhì)：磁場的性質(zhì)：電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。二、磁感強度帶電粒子在磁場中運動所受的力與運動方向有關(guān).實驗發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場中沿磁場方向運動時不受力。++二、磁感強度帶電粒子在磁場中運動所受的力與運動方向當帶電粒子垂直于磁場運動時受力最大.大小與無關(guān)當帶電粒子垂直于磁場運動時受力最大.大小與單位：特斯拉+

磁感強度的定義：當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單位：特斯拉+磁感強度的定義：當11－4畢奧－薩伐爾定律一、畢奧—薩伐爾定律二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例11－4畢奧－薩伐爾定律一、畢奧—薩伐爾定律一、畢奧—薩伐爾定律

畢奧－薩伐爾定律：P*(電流元在空間產(chǎn)生的磁場)真空磁導率

任意載流導線在點P處的磁感強度磁感強度疊加原理一、畢奧—薩伐爾定律畢奧－薩伐爾定律：P*(電流元在空間12345678例判斷下列各點磁感強度的方向和大小.+++1、5點：3、7點：2、4、6、8點：畢奧—薩伐爾定律12345678例判斷下列各點磁感強度的方向和大小.+二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例(1)真空中圓電流軸線上的磁場(2)真空中直線電流周圍的磁場——要求記住兩條特殊形狀的載流導線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的結(jié)論二、畢奧—薩伐爾定律應(yīng)用舉例(1)真空中圓電流軸線上的磁場真空中載流直導線I周圍距導線為a的點P的磁感應(yīng)強度。結(jié)論1無限長直導線：有限長直導線：r0POABI+真空中載流直導線I周圍距導線為a的點P的磁感應(yīng)強度。結(jié)論IB電流與磁感強度成右螺旋關(guān)系

半無限長載流長直導線的磁場

無限長載流長直導線的磁場*PIBXIB電流與磁感強度成右螺旋關(guān)系半無限長載流長直導線結(jié)論2真空中半徑為R，電流強度為I的圓形載流導線軸線上任一點P的的磁感強度。IP*在圓心處：在軸線處：沿著圓電流軸線方向，與電流的繞向滿足右手螺旋法則。B的方向：結(jié)論2真空中半徑為R，電流強度為I的圓形載流導線軸線上任一例3：電流沿如圖的導線流動(直線部分伸向無限遠)，求O點的磁感應(yīng)強度。OIRII①②③解：導線可劃分成三部分。根據(jù)磁場的疊加原理：例3：電流沿如圖的導線流動(直線部分伸向無限遠)，求O點的磁第①部分：由于O點在直導線的延長線上，所以：第②部分： 是一個1/4圓弧，在圓心O處的磁感應(yīng)強度的大小為：B2

的方向垂直于紙面向外。第①部分：由于O點在直導線的延長線上，所以：第②部分： 是一第③部分： 是一段直線電流，它在距導線為R的O點的磁感應(yīng)強度大小為：B3

的方向垂直于紙面向外。由于B2與B3同向，B1=0，所以：B的方向垂直于紙面向外。第③部分： 是一段直線電流，它在距導線為R的O點的磁感應(yīng)強oI（5）*

Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x++oI（5）*Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（11－5磁通量一、磁感線二、磁通量11－5磁通量一、磁感線一、磁感線（磁場的圖示法）規(guī)定：（1）磁感線上任一點的切線方向為該點的磁場方向；（2）通過垂直于磁場方向的單位面積的磁感線數(shù)等于該點磁感強度的大小。QPBPBQdSen一、磁感線（磁場的圖示法）規(guī)定：（1）磁感線上任一點的切線方幾種電流磁場分布的實驗現(xiàn)象及其磁感應(yīng)線：直線電流II圓電流I幾種電流磁場分布的實驗現(xiàn)象及其磁感應(yīng)線：直線電流II圓電流I直螺線管直螺線管磁感應(yīng)線的特點：①在任何磁場中，每一條磁感應(yīng)線都是環(huán)繞電流的閉合曲線，無頭無尾，好象渦旋一樣。②磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向與電流方向之間可以分別用右手定則表示。③任意兩條磁感應(yīng)線在空間互不相交。磁感應(yīng)線的特點：①在任何磁場中，每一條磁感應(yīng)線都是環(huán)繞電流二、磁通量通過磁場中某一指定面積的磁感應(yīng)線數(shù)目，

叫作通過該面積的磁通量。單位：韋伯(Wb)（1）均勻磁場通過平面的磁通量：均勻磁場B與平面S正交：SBen二、磁通量通過磁場中某一指定面積的磁感應(yīng)線數(shù)目，

叫作通過均勻磁場B與平面S法線en的夾角為：SBen均勻磁場B與平面S法線en的夾角為：SBen（2）非均勻磁場通過給定面積S的磁通量：（2）非均勻磁場通過給定面積S的磁通量：11－7帶電粒子在磁場中運動一、帶電粒子在磁場中所受的力二、帶電粒子在磁場中運動舉例11－7帶電粒子在磁場中運動一、帶電粒子在磁場中所受的力一、帶電粒子在磁場中所受的力洛侖茲力：洛侖茲力公式：+洛侖茲力大?。阂?、帶電粒子在磁場中所受的力洛侖茲力：洛侖茲力公式：+洛侖茲洛侖茲力的方向：以右手四指由經(jīng)小于的角彎向，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.洛侖茲力的方向：以右手四指由經(jīng)小于的討論洛侖茲力：洛侖茲力大?。?/p>

（1）帶電粒子受的洛侖茲力為零；帶電粒子在磁場中作勻速直線運動。++二、帶電粒子在磁場中的運動討論洛侖茲力：洛侖茲力大小：（1）帶電粒子受的洛侖茲力為（2）回旋半徑作勻速率圓周運動回旋頻率討論洛侖茲力：洛侖茲力大?。?/p>

（2）回旋半徑作勻速率圓周運動回旋頻率討論洛侖茲力：洛侖茲（3）

與不垂直螺距討論洛侖茲力：洛侖茲力大?。?/p>

（3）與不垂直螺距討論洛侖茲力：洛

例1一質(zhì)子沿著與磁場垂直的方向運動,在某點它的速率為.由實驗測得這時質(zhì)子所受的洛侖茲力為.求該點的磁感強度的大小.解由于與垂直，可得問

1）洛侖茲力作不作功？2）負電荷所受的洛侖茲力方向？例1一質(zhì)子沿著與磁場垂直的方向運動例如圖所示，勻強電場E=200N·C-1和勻強磁場B=1.0×10-3T，二者方向互相垂直，電子的速度應(yīng)為多大，才能在該空間作勻速直線運動？例如圖所示，勻強電場E=200N·C-1和勻強磁場B=1.解：電子受到的電場力和洛侖茲力大小相等，方向相反才能作勻速直線運動，由解：電子受到的電場力和洛侖茲力大小相等，質(zhì)譜儀：在均勻磁場中將電量相同而質(zhì)量不同的同位素分離。

...................................................................-+速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖7072737476鍺的質(zhì)譜質(zhì)譜儀：在均勻磁場中將電量相同而質(zhì)量不同的同位素分離。回旋加速器：利用荷質(zhì)比相同的電荷在均勻磁場中具有相同的回旋頻率的結(jié)論，通過一個同步交流電源將帶電粒子不斷加速到很高的速率?；匦铀倨髟韴DNSBO~N回旋加速器：利用荷質(zhì)比相同的電荷在均勻磁場中具有相同的回回旋加速器實例：1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室。此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎?；匦铀倨鲗嵗?932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D回旋加速器實例：我國于1994年建成的第一臺強流質(zhì)子加速器，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素?；匦铀倨鲗嵗何覈?994年建成的第一臺強流質(zhì)子加速應(yīng)用電子光學,電子顯微鏡等.磁聚焦在均勻磁場中某點A發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子,它們的與之間的夾角不盡相同,但都較小,這些粒子沿半徑不同的螺旋線運動,因螺距近似相等,都相交于屏上同一點,此現(xiàn)象稱之為磁聚焦.應(yīng)用電子光學,電子顯微鏡等.11－8載流導線在磁場中所受的力一、安培力二、磁場對載流線圈作用的力矩11－8載流導線在磁場中所受的力一、安培力IB一、安培力磁場對載流導線的作用力——安培力（1）均勻磁場對直線電流的安培力：大?。菏噶渴剑悍较颍号c矢量矢積的方向相同。IB一、安培力磁場對載流導線的作用力——安培力（1）均勻磁(2)磁場對電流元的安培力：——安培定律的微分形式大?。?3)磁場對載流導線的安培力：——安培定律的積分形式方向：與矢量矢積的方向相同。(2)磁場對電流元的安培力：——安培定律的微分形式大?。?例1兩無限長平行載流直導線間的相互作用單位長度導線的受力f例1兩無限長平行載流直導線間的相互作用單位長度導線的受力

問若兩直導線電流方向相反二者之間的作用力如何？單位長度導線的受力f問若兩直導線電流方向相反二者之間的作用力如何？單位長二、磁場對載流線圈作用的力矩

M,NO,PMNOPI如圖均勻磁場中有一矩形載流線圈MNOP二、磁場對載流線圈作用的力矩M,NO,PMNOPI如圖MNOPI

M,NO,P線圈有N匝時（適用于任意線圈）MNOPIM,NO,P線圈有N匝時（適用于任意線圈）IB.....................IBB