2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：恒定磁場

恒定磁場恒定磁場運(yùn)動(dòng)電荷（電流）在其周圍空間除產(chǎn)生電場外還產(chǎn)生磁場。歷史上很長一段時(shí)期，電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的研究彼此獨(dú)立。1820年奧斯特：電流可使小磁針偏轉(zhuǎn)；法拉第：磁鐵對(duì)電流有作用力。磁場也是物質(zhì)存在的一種形式。本章主要討論恒定電流產(chǎn)生的磁場—恒定磁場。主要內(nèi)容：(1)

磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量；(2)

磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷和電流的作用；(3)

磁場的計(jì)算、畢奧—薩伐爾定律；(4)

磁場的高斯定理；(5)

磁場的安培環(huán)路定理。1、基本磁現(xiàn)象：磁性：磁體可吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)。同名磁極相斥，異名磁極相吸。磁極：磁體上磁性最強(qiáng)處（N極、S極）。磁極不可分，總是成對(duì)出現(xiàn)。地磁：地磁北極在地理南極附近；地磁南極在地理北極附近。以小磁針北極（N極）的指向定義為磁場的方向。通電螺線管與磁鐵棒有相似的磁性。安培分子電流假設(shè)：組成磁鐵棒的最小單元（基元磁體）為分子環(huán)形電流，當(dāng)它們定向排列時(shí)，在磁鐵棒表面產(chǎn)生束縛電流，與螺線管導(dǎo)線內(nèi)電流相似。NSNS結(jié)論：一切磁現(xiàn)象的本源是運(yùn)動(dòng)電荷（電流）。電流磁場電流2、磁感應(yīng)強(qiáng)度：++q磁場方向NS++q++qθ結(jié)果：(1)(2)定義：(1)的大?。?2)的方向：與小磁針北極指向相同。的單位：特斯拉高斯

磁感應(yīng)線的切線方向指向磁場方向。

通過單位垂直面積的磁感應(yīng)線數(shù)等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。線性質(zhì)：

任何兩條磁感應(yīng)線不相交；

磁感應(yīng)線都是圍繞電流的閉合曲線。II磁感應(yīng)線（線）：（圖12-2）安培環(huán)路定理：(1)

閉合回路包圍無限長載流直導(dǎo)線，回路平面垂直于電流：若回路繞行方向相反，則：Ir

(2)

閉合回路不包圍電流：Ir

安培環(huán)路定理：磁感強(qiáng)度沿任意閉合曲線的積分，等于穿過該曲線內(nèi)所有電流的代數(shù)和乘以μ0,與曲線外電流無關(guān)。當(dāng)回路繞行方向與電流方向符合右螺旋法則時(shí)，I>0；反之，I<0。

安培環(huán)路定理中，環(huán)路上的是環(huán)路內(nèi)、外電流共同產(chǎn)生的。所以，的環(huán)流為零，并不表示環(huán)路上的處處為零。I1I2llΣI=(I2?I1)ΣI=0安培環(huán)路定理的應(yīng)用：螺線管密繞時(shí)，磁感應(yīng)線全部穿過螺線管內(nèi)，螺線管外中部附近磁感強(qiáng)度近似為零。螺線管內(nèi)中部附近磁場是均勻的。(1)

載流長直螺線管內(nèi)的磁場：（n、I）(2)

載流螺繞環(huán)內(nèi)、外的磁場：（N、I）

lN,Ir1rr2o螺繞環(huán)密繞時(shí)，磁場全部集中在環(huán)內(nèi)，環(huán)外無磁場。由對(duì)稱性：磁感應(yīng)線為一系列同心圓環(huán)，取半徑為r的磁感應(yīng)線為環(huán)路，則：即環(huán)內(nèi)：當(dāng)r2?r1<<r1,r2時(shí)，取螺繞環(huán)平均半徑為R，則：(3)

無限長載流圓柱體內(nèi)、外的磁場：（R、I）rrRlIRroB由對(duì)稱