磁场强度毕奥萨伐尔定律及运动电荷产生的磁场大学物理电子教案.ppt

1,稳恒磁场,前 言,静止的电荷周围电场。,主要内容：,1.描述磁场的基本物理量磁感应强度。,2.反映磁场性质的两条定理磁场的高斯定理和安培环路定理。,磁现象与电现象有很多相似之处，但要注意不同之处。,3.磁场对运动电荷、载流导线的作用洛仑兹力，安培力和磁力矩。,运动的电荷周围电场和磁场。,4.磁介质的性质。,3,磁场 磁感应强度 毕奥萨伐尔定律,4,电与磁之间存在着内在的联系。,安培“分子环流假说”：,一切磁现象都起源于电流。,总结：一切磁现象都可以归结为运动电荷（即电流）之间的相互作用。磁力是电荷之间的另一种力。,5,磁铁和运动电荷（电流）会在周围空间激发场-磁场。,注意：无论电荷是运动还是静止，它们之间都存在库仑相互作用，但只有运动着的电荷才存在着磁相互作用。,磁场的基本性质：对运动电荷（电流）有力的作用。,1）磁场对磁铁、对电流、对运动电荷均有作用力；,2）载流导体在磁场中移动时，磁场的作用力对它作功。,磁场是一种物质，,恒定磁场在空间的分布不随时间变化的磁场。,其物质性体现在：,3）变化的磁场在空间传播，表明磁场具有动量。,6,当运动电荷速度与磁场方向垂直时受到洛伦兹力 fL 最大。,当电荷运动速度与磁场方向一致时电荷受力为零。,当把运动电荷放在磁场中后，它会受到一种与其速度有关的力，这个力称为洛仑兹力。,描述磁场性质的基本物理量。,1.磁感应强度的定义,定义：磁感应强度,大小：,7,单位:特斯拉（T）。,方向:小磁针在该点平衡时N 极的指向。,注意： 的大小和方向是分别定义的；,研究一段电流元产生磁感应强度的规律。,表述：电流元 在空间 点产生的磁场 为：,电流元 ：,方向：线元上通过的电流的方向。,大小：,8,真空中的磁导率,的方向：从电流元所在位置指向场点P。,一段载流导线产生的磁场：,的方向垂直于 和 所形成的平面。,的方向。,大小：,方向：,为 与 之间的夹角。,9,4.求 B 的分量 Bx 、By 、Bz ;,3. 确定电流元的磁场,2.分割电流元;,1.建立坐标系;,计算一段载流导体的磁场,2.应用毕萨定律解题的方法,直角坐标系：,10,例1:一段有限长载流直导线,通有电流为 I ,求距 a 处的 P 点磁感应强度。,解:,分割电流元,11,讨论:,1.无限长载流直导线的磁场：,2.半无限长载流直导线的磁场：,3.载流导线延长线上任一点的磁场,12,分割电流元为无限多宽为 dx的无限长载流直导线；,解：以 P 点为坐标原点，向右为坐标正向；,电流元电流,例2：一宽为 a 无限长载流平面，通有电流 I , 求距平面左侧为 b 与电流共面的 P 点磁感应强度 B 的大小。,13,例3：一载流圆环半径为R 通有电流为 I，求圆环轴线上一点的磁感应强度 B。,解：将圆环分割为无限多个电流元；,电流元在轴线上产生的磁感应强度 dB 为：,由对称性可知，,14,讨论:,1.载流圆环环心处,x = 0;,有：,2.圆弧电流中心处,有：,15,例4：一根无限长导线通有电流I，中部弯成圆弧形，如图所示。求圆心o点的磁感应强度B。,解：直线段ab在o点产生的磁场：,垂直纸面向里,cd段：,垂直纸面向里,16,例5：计算组合载流导体在 o 点的磁感应强度。,解：o 点 B 由三段载流导体产生。,规定垂直纸面向里为正向，,例6：一正方形载流线圈边长为 b,通有电流为 I，求正方形中心的磁感应强度 B。,解：,B= B1+ B2+ B3+ B4,= 4B1,17,考虑一段导体，其截面积为S，其中自由电荷的密度为n，载流子带正电q，以同一平均速度 运动。,在该导体上选取一个电流元 ，,电流元产生的磁场相当于电流元内 dN 个运动电荷产生的磁场。,dN = ndV体,= nSdl,而电流元内电荷的数目为：,电流元产生的磁场为：,18,一个运动电荷产生的磁场为：,dN = ndV体,= nSdl,电流元内电荷的数目为：,运动电荷的磁场公式：,电流元产生的磁场：,19,例7：氢原子中的电子，以速率v在半径为r的圆周轨道上作匀速率运动。求电子在轨道中心产生的磁感应强度。,解：,应用运动电荷的磁场公式：,可得：,方向如图所示。,本题亦可应用圆电流在中心产生的磁场公式 求解。,方向如图所示。,20,解：,例8：一塑料圆盘，半径为R，电荷q均匀分布于表面，圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴转动，角速度，求盘心的磁感应强度。,将圆盘分划