恒定電流磁場(chǎng)

恒定電流磁場(chǎng)第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一磁鐵司南減壓球（磁鐵玩具）第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一絢麗多彩的北極光第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一磁懸浮列車（上海）第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一磁在日常生活的應(yīng)用第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一磁記錄第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一E靜止的電荷產(chǎn)生靜電場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生何種場(chǎng)？運(yùn)動(dòng)的電荷既產(chǎn)生電場(chǎng)，又產(chǎn)生磁場(chǎng)！空間分布不隨時(shí)間變化的電流稱為穩(wěn)恒電流。穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的空間分布也是不隨時(shí)間變的——稱為穩(wěn)恒磁場(chǎng)。第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一一基本磁現(xiàn)象1.自然磁現(xiàn)象磁性：具有能吸引鐵磁物資（Fe、Co、Ni）的一種特性。磁體：具有磁性的物體。磁極：磁性集中的區(qū)域。磁極不能分離(正負(fù)電荷可以分離開)。地磁：地球是一個(gè)大磁體。11.1磁感應(yīng)強(qiáng)度第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一地核每400年比地殼多轉(zhuǎn)一周，地球的磁極每隔幾千年會(huì)發(fā)生顛倒。地殼地核地幔NS第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一幾個(gè)重要實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一(奧斯特)揭示出電流可對(duì)磁針施加作用力2.基本磁現(xiàn)象第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)二(安培)揭示出磁鐵會(huì)對(duì)電流施加作用力第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)三(安培)揭示出載流導(dǎo)線之間有相互作用力相互吸引相互排斥上述現(xiàn)象都說明了：磁現(xiàn)象與運(yùn)動(dòng)電荷之間有著深刻的聯(lián)系。第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一3.安培的分子電流假說1822年安培提出了用分子電流來解釋磁性起源。一切磁現(xiàn)象都起源于電流，任何物質(zhì)的分子中都存在著環(huán)形電流（分子電流），每個(gè)分子電流就相當(dāng)于一個(gè)基元磁體，當(dāng)這些分子電流作規(guī)則排列時(shí)，宏觀上便顯示出磁性。第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一

磁場(chǎng)磁作用通過磁場(chǎng)進(jìn)行磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷(電流)運(yùn)動(dòng)電荷(電流)磁場(chǎng)磁鐵磁鐵電流電流第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一二磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感強(qiáng)度的定義在通電閉合回路中，取電流元電流元在磁場(chǎng)中的受力(1)磁場(chǎng)中任一點(diǎn),有一特定方向，當(dāng)電流元與特定方向一致時(shí)，受力為零。方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一(2)當(dāng)電流元與該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，受力最大。該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小三者相互垂直,成右手螺旋關(guān)系。第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一(3)當(dāng)電流元與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)槿我饨嵌葧r(shí)受力大?。弘娏髟诖艌?chǎng)中受力：稱為安培力，式子為安培公式。第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位：特斯拉地球的南、北兩極約為6×10-5T；一般永磁體約

0.05~2T；中子星磁場(chǎng)108T

；人體磁場(chǎng)10－12T；目前利用超導(dǎo)材料已能取得40T

的強(qiáng)磁場(chǎng)。第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一一、畢奧－薩伐爾定律

真空中的磁導(dǎo)率大?。悍较颍河衣菪▌t

磁場(chǎng)：取?P11.2畢奧－薩伐爾定律這里的u.相當(dāng)于e.,只不過從分母挪動(dòng)到分子，Idl相當(dāng)于q，其他不變第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一任意載流導(dǎo)線在

p點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度：上式也稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理。

畢奧－薩伐爾定律不能由實(shí)驗(yàn)直接證明,然而由這個(gè)定律出發(fā)得到的結(jié)果都很好的和實(shí)驗(yàn)相符合。P*可見是從Idl指向r第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一二、畢奧---沙伐爾定律的應(yīng)用計(jì)算各種電流分布產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度基本步驟：1)任取電流元,求出其在場(chǎng)點(diǎn)P產(chǎn)生的磁感的大小與方向；2)分析當(dāng)電流元沿電流移動(dòng)時(shí)，dB的方向是否變化：pα若不變,直接積分;

若變,則要將dB適當(dāng)?shù)姆纸?對(duì)各分量分別積分,然后再合成起來。第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一例題1.載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)Ia解求距離載流直導(dǎo)線為a

處一點(diǎn)P的磁感應(yīng)強(qiáng)度幾何關(guān)系Pl第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一(1)無限長直導(dǎo)線方向：右螺旋法則(2)任意形狀直導(dǎo)線PaI12I討論場(chǎng)點(diǎn)在直電流延長線上半無限長載流導(dǎo)線，場(chǎng)點(diǎn)在一端的垂線上第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一RxO求軸線上一點(diǎn)P的磁感應(yīng)強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)稱性方向滿足右手定則。Px例2.載流圓線圈的磁場(chǎng)第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一(2)載流圓線圈的圓心處(3)

一段圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)I如果由N匝圓線圈組成I(1)S磁矩定義討論第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一R

(3)oIIRo

(1)x推廣×o

(2)RI×第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一

Ad(4)*oI(5)*第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一如圖，求O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解練習(xí)I123RO第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一三、運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)P+qS電流元內(nèi)電荷數(shù)一個(gè)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)電荷密度n第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一若，與同向。若，與反向。一個(gè)以速度

運(yùn)動(dòng)的電荷,在距它r

處所激勵(lì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一Oab如圖的導(dǎo)線，已知電荷線密度為，當(dāng)繞O點(diǎn)以

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)【解】1234線段1：O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度【例】【求】線段2：同理第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一線段3線段4Oab1234dr第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一例6半徑為R的帶電薄圓盤的電荷面密度為σ,并以角速度ω繞通過盤心垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。求圓盤中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度。第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一xORqrdr細(xì)圓環(huán)圓電流圓盤在中心處的磁場(chǎng)px解法一圓電流的磁場(chǎng)向外向內(nèi)第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一解法二運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一Assignments閱讀教材第5057頁活頁作業(yè)P39-40頁第36頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一IP.a回顧1、畢奧-薩伐爾定律磁感的大小:磁感的方向:由Idl轉(zhuǎn)向r的右手螺旋方向。第37頁，共40頁，2023年，2月20日，星期一2、直電流的磁場(chǎng)+aPa.無限長載流直導(dǎo)線b.半無限長載流直導(dǎo)