磁感应强度PPT课件

第11章真空中恒定电流的磁场,标题简介,真空：限定了空间中不存在介质磁场：是物质的一种形式。磁铁与磁铁、电流与电流、磁铁与电流之间的相互作用是通过磁场来传递的。磁场对电流有安培力的作用，磁场力对运动电荷或者电流要做功，说明磁场具有质量、能量和动量。恒定磁场：又称为静磁场，指磁感应强度不随时间变化的磁场，但在空间不同位置可以有不同的值。静磁场是由恒定电流（或者说恒定运动的电荷）产生的磁场。变速运动的电荷要产生变化的电磁场。,对磁场的感性认识,在磁体周围有人眼看不见的磁场。用铁屑我们能够发现这种磁场是什么样子的。当铁屑在磁场中时，它们就围绕着磁体形成一个磁场的图形。,.,4,主要内容：,电流产生磁场磁场的描述：磁场的规律：Biot-savartslawGausstheoremAmperescirculationtheorem,主要内容(续)：,磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用磁场对载流导线的作用磁场对闭合载流导线的作用,洛伦兹力,安培力,磁力矩,本章学习方法,对比与静电场的研究方法类似与静电场的研究结论对比,11-1磁感强度磁场的高斯定理,1.基本磁现象,中国在磁学方面的贡献：,最早发现磁现象：磁石吸引铁屑,春秋战国吕氏春秋记载：磁石召铁,东汉王充论衡描述：司南勺最早的指南器具,十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧洲的哥伦布早四百年,十二世纪已有关于指南针用于航海的记载,司南勺,早期的磁现象包括:,(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。,(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只能够在水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南北指向。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。,(3)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北两极，任一磁铁总是两极同时存在。,(4)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。,基本磁现象,自然界的各种基本力可以互相转化。究竟电是否以隐蔽的方式对磁体有作用？,17世纪，吉尔伯特、库仑曾认为：电与磁无关！,1731年英国商人,雷电后，刀叉带磁性！,1751年富兰克林,莱顿瓶放电后，缝衣针磁化了！,1812年奥斯特,1820年4月哥本哈根大学,电与磁,丹麦物理学家奥斯特,接通电源时，放在边上的磁针轻轻抖动了一下，电流反向时磁针的偏转也反向电流的磁效应,I,1820年7月21日，以拉丁文报导了60次实验的结果：电流可以产生磁场。,1820年奥斯特磁针上的电碰撞实验,电流的磁效应,磁现象与电现象有没有联系？,安培提出分子电流假设:,磁现象的电本质运动的电荷产生磁场,基本磁现象,奥斯特,静止电荷,静止电荷,静止电荷之间的作用力电力,运动电荷之间的作用力电力+磁力,运动电荷,运动电荷,说明,1、磁场由运动电荷(或电流)产生;,3、磁场有能量、,二、磁场磁感应强度,电场,磁场传递磁相互作用,2、磁场对运动电荷(或电流)有力的作用;,.,13,如何描述磁场的特性？,设计实验确定空间一点的磁感应强度,1、类比：静电场中用试探电荷研究电场,磁场：用运动试探电荷研究磁场，用表示磁场的强弱和方向。,2、对运动试探电荷有什么要求？,对运动试探电荷的要求,要求此运动电荷产生的磁场应该充分小，小到它不能影响我们所研究的原来的磁场,此电荷的线度应该充分小，小到某一时刻所处的位置就是一个几何点。故应该要求它还是一个点电荷。,3、试验发现：运动电荷在磁场中受到力的作用，受力大小与下列因素有关：F与V和B的夹角有关：当V与B平行时，F=0;当V与B垂直时，F=Fmax,q沿此直线运动时,定义为磁感应强度,于是,，设该比例系数为B。可知B是与电荷无关而仅与该点磁场性质有关的物理量,大小：,方向：沿的方向,单位T或Gs1Gs=104T,由此，可以唯一地确定空间任意点的,讨论,1.由,划分磁场为：,均匀磁场：空间各处的大小相等，方向相同非均匀磁场：空间各处的大小或者方向不同,2.,3.磁场的高斯定理(磁通连续原理),几种不同形状电流磁场的磁感应线,3.1磁感应线的性质,与电流套连,闭合曲线(磁单极子不存在),互不相交,方向与电流成右手螺旋关系,规定：通过磁场中某点处垂直于矢量的单位面积的磁感应线数等于该点矢量的量值。磁感应线越密，磁场越强；磁感应线越稀，磁场就越弱，磁感线的分布能形象地反映磁场的方向和大小特征。,3.2磁通量,磁通量：穿过磁场中任一给定曲面的磁感线总数。,对于曲面上的非均匀磁场，一般采用微元分割法求其磁通量。,磁场的高斯定理(磁通连续原理),单位：韦伯(Wb),对所取微元，磁通量：,对整个曲面，磁通量：,磁场的高斯定理(磁通连续原理),穿过任意闭合曲面S的总磁通必然为零，这就是磁场的高斯定理。说明磁场是无源场。,3.3静磁场的高斯定理,由磁感应线的闭合性可知，对任意闭合曲面，穿入的磁感应线条数与穿出的磁感应线条数相同，因此，通过任何闭合曲面的磁通量为零。,高斯定理的积分形式,磁场的高斯定理(磁通连续原理),穿过任意闭合曲面S的总磁通必然为零，这就是磁场的高斯定理