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?第十章第一講第三篇相互作用和場第十章運動電荷間的相互作用和穩(wěn)恒磁場第十章運動電荷間的相互作用穩(wěn)恒磁場學(xué)時：10我曾確信，在磁場中作用在一個運動物體上的電動力不過是一種電場力罷了，正是這種確信或多或少地促使我去研究狹義相對論。

——愛因斯坦結(jié)構(gòu)框圖運動電荷間的相互作用磁場穩(wěn)恒磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度畢-薩定律磁場的高斯定理安培環(huán)路定理磁場的基本性質(zhì)洛侖茲力安培定律帶電粒子在磁場中的運動霍耳效應(yīng)磁力和磁力矩磁力的功順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)和鐵磁質(zhì)的磁化磁場強(qiáng)度介質(zhì)中的安培環(huán)路定理難點運動電荷之間的相互作用，磁場是電場的相對論效應(yīng)，磁介質(zhì)，重點基本概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁通量，電流磁矩，基本規(guī)律：磁場疊加原理，

畢－薩定律及其應(yīng)用，穩(wěn)恒磁場高斯定理和環(huán)路定理，磁場的基本性質(zhì)（無源場、渦旋場）基本計算：穩(wěn)恒磁場分布，洛侖茲力，安培力，磁力矩，§10.1運動電荷間相互作用要求：了解處理問題的思路，理解結(jié)論的物理意義磁場是從哪里來的？？？？具體含義出發(fā)點：討論運動電荷間相互作用本節(jié)討論的“運動”電荷相互作用不是指場源電荷與檢驗電荷間相對運動.而是指對觀察者而言，場源電荷、檢驗電荷是運動的.上一章討論的電相互作用：場源電荷相對于觀察者靜止（靜電場）無論檢驗電荷相對于觀察者（場源電荷）運動或靜止：場中檢驗電荷受力求解分布場源電荷相對于觀察者運動（非靜電場）場中檢驗電荷受力如何？其電場如何分布？一.運動電荷周圍的電場前提：（2）高斯定理對運動電荷電場仍成立.

（高斯定理比庫侖定律普遍）（3）洛侖茲變換適用.（1）在不同參考系中，電荷的電量不變.

（為相對論不變量）：固接于觀察者：固接于電容器以一個特例來研究運動電荷的電場，所選研究對象：極板為正方形的平行板電容器電場（a）討論電場+-（b）討論電場+-邊長（原長）：帶電量：電荷密度：電場分布：板外板間中:電容器靜止（情況相同）中:電容器以速率沿軸運動.電荷密度:帶電量:邊長:S系中非靜電場分布:仍有面對稱性.S′系中靜電場分布:面對稱性電場分布:仍有面對稱性;高斯定理仍成立.板外板間即在方向上帶電量:邊長:板間距離縮短電荷密度：即在方向上（b）電場分布推廣：運動電荷電場分布的一般規(guī)律.在電荷相對其靜止的參考系中：（靜電場）在電荷相對其運動的參考系中：（運動電荷電場）平行于相對速度方向的場強(qiáng)分量不變.垂直于相對速度方向的場強(qiáng)分量擴(kuò)大倍.g當(dāng)場源電荷相對于觀察者沿方向以勻速運動時：電場強(qiáng)度在不同慣性系中的變換公式：

[例一]

在S系中以沿x

軸勻速運動點電荷q

的電場.（電場對x軸旋轉(zhuǎn)對稱分布，可只討論xy平面內(nèi)的情況。）q建立固接于的系：qq式中至場點位矢與夾角.討論：與系中（靜電場）比較可知E（）分布：比較：在系中（靜電場球?qū)ΨQ分布）在S系中（運動電荷的電場，無球?qū)ΨQ性）對方向旋轉(zhuǎn)對稱分布靜止電荷的電場二者比較運動電荷的電場二.運動電荷間的相互作用思路：因為只知在場源電荷相對觀察者靜止時有成立.，所以先在固結(jié)于場源電荷的系中求，至系中再用相對論變換問題：S系（觀察者）中場源電荷以運動檢驗電荷以運動求場源電荷與檢驗電荷的相互作用由p270

10.1-4式有：設(shè)系中：由：得：相對論力的變換式：（教材P1858.4-13式）將變換回S系：將變換回S系時要用到速度變換由洛倫茲速度變換（P1648.2-14式）檢驗電荷以運動：設(shè)系中系代入相對論力的變換公式（P1858.4-13式）得：得在系中看來，以運動的場源電荷和以運動的檢驗電荷間相互作用：令為磁感應(yīng)強(qiáng)度電場力磁場力得：只與場源電荷有關(guān)（教材p274*）運動電荷間的相互作用：檢驗電荷相對于觀察者的速度磁感應(yīng)強(qiáng)度：場源電荷相對于觀察者的速度磁場力：與場源電荷、檢驗電荷相對于觀察者的速度均有關(guān)。電場力：與場源電荷相對于觀察者的速度有關(guān)；與檢驗電荷相對于觀察者的速度無關(guān)。所以磁場力只是運動電荷相互作用力的一部分，不是空間又出現(xiàn)了一個新的場，而是為了處理問題方便，人為地定義了一個新的場——磁場.磁場是電場的相對論效應(yīng)。

電磁場是統(tǒng)一的整體，在不同條件下表現(xiàn)形式不同，其物理圖象是：我曾確信，在磁場中作用在一個運動物體上的電動力不過是一種電場力罷了，正是這種確信或多或少地促使我去研究狹義相對論。

——愛因斯坦注意：在電磁學(xué)中，無論速度多么?。╲<<c），伽利略變換都不適用，電磁場的變換必須應(yīng)用相對論變換。檢驗電荷靜止——只受電場力運動（相對觀察者）電場力磁場力場源電荷靜止電荷—激發(fā)靜電場運動電荷（相對于觀察者）激發(fā)電場激發(fā)磁場要求：對磁場的來源，電磁場的統(tǒng)一性，在不同條件下的表現(xiàn)形式形成清晰的物理圖象；從物理學(xué)認(rèn)識客觀世界規(guī)律，探求事物的本質(zhì)及其相互關(guān)系的方法中得到啟發(fā)。電現(xiàn)象磁現(xiàn)象電流的磁效應(yīng)電磁感應(yīng)麥克斯韋方程磁場是電場的相對論效應(yīng)§10.2磁感應(yīng)強(qiáng)度畢—沙定律及其應(yīng)用一.磁感應(yīng)強(qiáng)度1.定義：磁場是電場的相對論效應(yīng)相對于觀察者以勻速直線運動的點電荷的磁場.[例]

將解：代入定義真空磁導(dǎo)率：在條件下得：大?。悍较颍河沂致菪▌t，垂直于、決定的平面二者比較磁感應(yīng)線在y、z平面附近更密集，電荷攜帶著這樣的磁場分布向前運動。運動電荷的電場運動電荷的磁場2.磁場疊加原理如果空間不止一個運動電荷，則空間某點總磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場源電荷單獨在該點激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和：練習(xí)：p30910-5已知：求：解：在L上取的大小，方向？以沿運動各在點處同向：方向垂直于紙面向里.二.畢—沙—拉定律1820年4月:

丹麥物理學(xué)家奧斯特（1777～1851）發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)?！懊腿淮蜷_了科學(xué)中一個黑暗領(lǐng)域的大門?！?/p>

——法拉第歷史之旅1820年8月:

法國物理學(xué)家阿拉果在瑞士得到消息，并于9月向法國科學(xué)院介紹了奧斯特實驗，引起極大反響。1820年10月：法國物理學(xué)家畢奧和沙伐爾發(fā)表《運動的電傳遞給金屬的磁化力》，提出直線電流對磁針作用的實驗規(guī)律。法國數(shù)學(xué)、物理學(xué)家拉普拉斯由實驗規(guī)律推出載流線段元（電流元）磁場公式。畢奧和沙伐爾用實驗驗證了該公式。歷史之旅求解電流磁場分布基本思路：將電流視為電流元的集合電流元磁場公式磁場疊加原理電流磁場分布畢－沙－拉定律：電流元產(chǎn)生磁場的規(guī)律與點電荷電場公式的作用、地位等價.推證：出發(fā)點運動點電荷磁