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第八章 稳恒磁场 1 稳恒磁场 一 磁现象 早期磁现象 直到十九世纪初 一系列重要的发现使人们开始认识到电与磁之间有着不可分割的联系 这一系列的重要发现有 1 奥斯特实验 在载流导线附近的小磁针会发生偏转 发现了电流的磁效应 在历史上第一次揭示了电现象与磁现象的联系 2 安培实验 1 磁体对载流导线施加力的作用 2 电流与电流之间存在相互作用 3 载流螺线管与磁铁相互作用 其行为就像一块磁铁 螺线管两端的极性和电流方向的关系可用右手定则来描述 用右手握住螺线管 弯曲的四指沿电流回绕方向 将拇指伸直 此时拇指便指向螺线管的极 磁场的基本特性 对置于其中的其他磁极或电流施加作用力 二 磁场 安培分子环流假设 磁场的产生 运动的电荷在其周围空间产生磁场 三 磁感强度的定义 带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关 实验发现带电粒子在磁场中某点P沿某一特定方向 或其反方向 运动时不受力 且此特定方向与小磁针指向一致 带电粒子在磁场中沿其他方向运动时 其受力垂直于与该特定方向所组成的平面 当带电粒子在磁场中垂直于此特定方向运动时受力最大 大小与无关 单位 T 磁感强度的定义 若带电粒子在磁场中某点向某方向运动不受力 且该方向与小磁针在该点指向一致 此特定方向定义为该点的的方向 磁感强度大小 运动电荷在磁场中受力 是描述磁场本身性质的物理量 与试验电流元无关 一般地磁感应强度是场点位置的函数 若一磁场中各场点的都相同 则称其为匀强磁场 磁感应强度遵从叠加原理 即或 2 毕奥 萨伐尔定律 电流元在空间产生的磁场 真空磁导率 一 毕奥 萨伐尔定律 1 5点 3 7点 2 4 6 8点 二 毕奥 萨伐尔定律的应用 2020 3 15 14 可编辑 例2载流长直导线的磁场 解 方向均沿x轴的负方向 的方向垂直纸面向里 无限长载流长直导线的磁场 电流与磁感强度成右螺旋关系 半无限长载流长直导线的磁场 无限长载流长直导线的磁场 I 真空中 半径为R的载流导线 通有电流I 称圆电流 求其轴线上一点P的磁感强度的方向和大小 解根据对称性分析 例3圆形载流导线的磁场 3 4 2 电流的绕向与磁感应强度方向满足右螺旋法则 1 若线圈有N匝 磁矩 x 例3载流直螺线管的磁场 如图所示 有一长为l 半径为R的载流密绕直螺线管 螺线管的总匝数为N 通有电流I 设把螺线管放在真空中 求管内轴线上一点处的磁感强度 解由圆形电流磁场公式 1
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