大学物理磁场ppt课件.ppt

真空中的磁场,真空中的磁场,magneticfieldinvacuum,1,一、磁现象的发现比电现象早得多:,约在公元前300年（春秋战国时期）就发现了四氧化三铁矿石吸引铁的现象。秦始皇曾命匠人用磁石筑砌阿房宫的北阙门，防备刺客；古代东汉发现了“司南”最古老的指南针；宋代航海时应用指南针，并发现了地磁偏角。,2,在战国晚期成书的吕氏春秋中，就有“慈石召铁，或引之也”的话。这种吸铁性曾被喻为慈母爱恋子女，因此，秦汉以前，都把磁石写成“慈石”。,中国古代对磁现象的认识,3,东汉王充在论衡中曾有记述：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”,4,司南与地盘,5,沈括还着重指出指南针所指的方向“常微偏东，不全南也”。这是中国有关磁偏角的最早记载。,6,二、磁现象的初期认识：,（1）磁铁具有吸引铁、镍、钴等物质的性质。磁极（即磁铁的两端，是磁性最强的区域）有N极、S极之分。,（2）同种磁极相斥，异种磁极相吸。（可解释指南针为什么能指南北）,（3）自然界中没有独立存在的S极和N极。,人们最早发现的磁铁是天然的磁铁矿（成分是），认识为：,7,直到十九世纪初，人们对磁现象的认识才逐渐深入：,1820年7月21日，丹麦物理学家Oersted发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场。,4个半月后（1820年12月4日），安培发现了安培定律，即磁场对通电导线有力的作用。,1820年10月30日，毕奥-沙伐尔在拉普拉斯的绝妙的数学分析的帮助下，得到了计算电流元产生磁场的公式。,1831年8月29日，法拉第发现了电磁感应现象。,8,三、一切磁现象的根源是电流，而电流是大量电荷有规则运动所形成的。,（1）用磁场的观点把磁铁和磁铁、磁铁和电流、电流和电流之间的相互作用的各个实验统一起来了。所以这些相互作用都是通过统一的场磁场来传递的。,9,（2）磁铁和电流在本源上是一致的。1822年安培在解释磁的本质时提出，一切磁现象的根源是电流，物质的每一个分子中都存在着环形电流，称为分子电流。当物质尚未磁化时，这些分子电流取向杂乱无章，它们对外界的磁感应相互抵消，整个物体就不显示磁性。物质在磁力作用下，分子电流会发生有序排列，呈现磁性。,10,本章内容,11,第一节,magneticinduction,磁感应强度,12,磁场,磁场,运动电荷会受某种力的作用。,上述磁针偏转，运动电荷受力，都是通过磁场来作用的。,13,磁感应强度,14,15,第二节,毕奥-萨伐尔定律,Biot-Savartslaw,16,毕奥萨伐尔定律,17,载流直导线的磁场,B,载流直导线的磁场,18,载流圆线圈轴上磁场,B,载流圆线圈轴上的磁场,19,载流线圈的磁矩,20,直螺线管轴上磁场,载流密绕直螺线管轴上的磁场,21,续8,B,22,例1,23,例2,24,25,第三节,26,磁感应线,27,从图上几何关系可知：,则有：,B也叫磁通密度,28,B分布示例,29,续13,30,续14,31,磁通量,s,32,无限长直电流的磁场,通量计算,例3,33,磁场的高斯定理,磁场的高斯定理,此式说明磁场是无源场,磁感应线是闭合曲线，磁单极即磁荷不存在。,34,例4,例题,35,真空中稳恒磁场的安培环路定理,是保守场,从静电场的电场线是非闭合的，静电场的环流,电势,磁感应线是闭合的，磁场是非保守场无磁势,涡旋场,36,一、真空中稳恒磁场的安培环路定理,2.数学表达式：,磁场为涡旋场(有旋场)磁场为非保守场,1.定理的表述：,37,真空中安培环路定理,真空中的安培环路定理,38,证明：,我们以无限长直导线的特例来证明。,1.安培环路包围导线（电流）且在垂直于导线的平面内,在L路径上取一线元,若I反向,则为钝角，,39,2.安培环路不包围导线（电流）,整个积分总可以分成一对对这样的线元，进行迭加。,于是：,40,3.多根导线穿过安培环路：,41,注意：,对电流的作和仅对穿过环路L的电流的电流强度作代数和。但如果一载流导体与积分环路N次链套，则对环流有0NI的贡献。,电流的正负由积分时，在环路上所取的绕向决定Ii可正可负，电流方向与环路绕向满足右手螺旋的电流为正，不满足的为负。不穿过的对环流没有贡献。,42,三、环路定律的应用,用它求出场强,在静电场中：,在恒定磁场中：,用它求出磁感强度,43,例5,44,例6,载流密绕长直螺线管内的B