2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：電流的磁場(chǎng)

電流的磁場(chǎng)

電流的磁場(chǎng)§12.1磁場(chǎng)一.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義nI01、線圈磁矩

設(shè)有試驗(yàn)線圈，面積為ΔS，并規(guī)定其法線與電流成右手關(guān)系，為法線方向的單位矢量，則定義其磁矩

：2、磁感應(yīng)強(qiáng)度

方向：當(dāng)試驗(yàn)線圈在磁場(chǎng)中靜止時(shí)，其法線的指向即為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。大?。寒?dāng)線圈偏離平衡位置90°時(shí)，所受磁力矩最大，為Mmax

，定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：

其值只與線圈所在位置有關(guān)，與線圈本身無(wú)關(guān)

總之：磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，其方向與該點(diǎn)處試驗(yàn)線圈在平衡位置時(shí)法線的方向相同，大小等于單位磁矩的線圈在該點(diǎn)所受到的最大磁力矩。二.磁力線1磁力線是一種閉合曲線，無(wú)頭也無(wú)尾，因此，磁場(chǎng)是渦旋場(chǎng)。2磁力線與電流相互套連，磁場(chǎng)強(qiáng)的地方磁力線密，反之。3磁力線方向與電流的方向服從右手螺旋定則。三、磁通量單位：韋伯（Wb）

定義:通過(guò)一給定曲面的總磁力線的條數(shù)。S

BdS

若曲面S為閉合曲面，則一般規(guī)定取向外的指向?yàn)檎ň€方向，故從閉合曲面穿出的磁通量為正，穿入的為負(fù)?？紤]到磁力線是閉合曲線，因此，穿入閉合曲面的磁力線數(shù)必等于穿出閉合曲面的磁力線數(shù)，故通過(guò)任一閉合曲面的總磁通量必為零：

-------磁學(xué)中的高斯定理

§12.2畢奧---薩伐爾定律

設(shè)整個(gè)載流導(dǎo)線在真空中或在無(wú)限大均勻磁介質(zhì)中，在給定點(diǎn)P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，等于導(dǎo)線上各個(gè)電流元在該點(diǎn)所產(chǎn)生的的矢量和。任一電流元在給定點(diǎn)P所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流元的大小成正比，與角θ的正弦成正比，與r的平方成反比，方向垂直于與所組成的平面，且符合的右手法則。

、畢---薩定律

P引入磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率μ（真空的磁導(dǎo)率為μ0）且令有：----------真空中

----------介質(zhì)中又令-----------磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率真空磁導(dǎo)率

二、直線電流的磁場(chǎng)

lLzyxIrβ1ββ2α若導(dǎo)線為無(wú)限長(zhǎng)，則

積分可得：可用幾何關(guān)系思考：半無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)？？θθPRrIzyxxIdl三、圓形電流的磁場(chǎng)特別地，當(dāng)x=0時(shí)有：

如線圈有N匝，有：

思考：半匝線圈的磁場(chǎng)？三分之一匝呢？？⊕⊙⊕⊕⊕⊕⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊕⊕四、載流直螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)計(jì)算可得：

當(dāng)螺線管無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，有：

所以

當(dāng)螺線管為半無(wú)限長(zhǎng)時(shí)有：或所以

§12.3安培環(huán)路定理

一、磁場(chǎng)強(qiáng)度

定義：在任何磁介質(zhì)中，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與同一點(diǎn)上的磁導(dǎo)率的比值，稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

圓形電流軸線：圓形電流中心：無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線：

長(zhǎng)直螺線管：同理，可用線來(lái)描述磁場(chǎng)強(qiáng)度。二、安培環(huán)路定律磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流：

磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合曲線的線積分。odlIdφHr如圖有：安培環(huán)路定律：在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任何閉合曲線的線積分（環(huán)流）等于這閉合曲線所包圍的各傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。注意：電流的正負(fù)方向，應(yīng)與所取積分回路方向滿足右手法則：

II1-II2I1-I2+I3I3§12.4運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)SVdlI由畢—薩定理可知，直導(dǎo)線上電流元所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：令導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個(gè)帶電粒子，以速率v沿導(dǎo)線方向勻速運(yùn)動(dòng)，每個(gè)粒子帶電量為q