恒定电流磁场1.ppt

第11章恒定电流的磁场,磁悬浮列车,磁铁,司南,减压球（磁铁玩具）,绚丽多彩的北极光,磁悬浮列车（上海）,磁在日常生活的应用,磁记录,静止的电荷产生静电场。,运动的电荷产生何种场？,运动的电荷既产生电场，又产生磁场！,空间分布不随时间变化的电流称为稳恒电流。,稳恒电流产生的磁场的空间分布也是不随时间变的称为稳恒磁场。,一基本磁现象,1.自然磁现象,磁性：具有能吸引铁磁物资（Fe、Co、Ni）的一种特性。,磁体：具有磁性的物体。,磁极：磁性集中的区域。,磁极不能分离(正负电荷可以分离开)。,地磁：地球是一个大磁体。,11.1磁感应强度,地核每400年比地壳多转一周，地球的磁极每隔几千年会发生颠倒。,几个重要实验实验一(奥斯特),揭示出电流可对磁针施加作用力,2.基本磁现象,实验二(安培),揭示出磁铁会对电流施加作用力,实验三(安培),揭示出载流导线之间有相互作用力,相互吸引,相互排斥,上述现象都说明了：磁现象与运动电荷之间有着深刻的联系。,3.安培的分子电流假说,1822年安培提出了用分子电流来解释磁性起源。,一切磁现象都起源于电流，任何物质的分子中都存在着环形电流（分子电流），每个分子电流就相当于一个基元磁体，当这些分子电流作规则排列时，宏观上便显示出磁性。,磁场磁作用通过磁场进行,二磁感应强度,磁感强度的定义,在通电闭合回路中，取电流元,电流元在磁场中的受力,(1)磁场中任一点,有一特定方向，当电流元与特定方向一致时，受力为零。,方向为该点磁感应强度方向。,(2)当电流元与该点磁感应强度方向垂直时，受力最大。,该点磁感应强度的大小,三者相互垂直,成右手螺旋关系。,(3)当电流元与磁感应强度方向为任意角度时受力大小：,电流元在磁场中受力：,称为安培力，式子为安培公式。,磁感应强度的单位：特斯拉,地球的南、北两极约为610-5T；一般永磁体约0.052T；中子星磁场108T；人体磁场1012T；目前利用超导材料已能取得40T的强磁场。,一、毕奥萨伐尔定律,真空中的磁导率,大小：,方向：右螺旋法则,磁场：,取,?,P,11.2毕奥萨伐尔定律,这里的u.相当于e.,只不过从分母挪动到分子，Idl相当于q，其他不变,任意载流导线在p点处的磁感应强度：,上式也称为磁感应强度叠加原理。毕奥萨伐尔定律不能由实验直接证明,然而由这个定律出发得到的结果都很好的和实验相符合。,可见是从Idl指向r,二、毕奥-沙伐尔定律的应用,计算各种电流分布产生的磁场的磁感强度,基本步骤：,1)任取电流元,求出其在场点P产生的磁感的大小与方向；,2)分析当电流元沿电流移动时，dB的方向是否变化：,若不变,直接积分;,若变,则要将dB适当的分解,对各分量分别积分,然后再合成起来。,例题1.载流直导线的磁场,I,解,求距离载流直导线为a处一点P的磁感应强度,几何关系,l,(1)无限长直导线,方向：右螺旋法则,(2)任意形状直导线,I,1,2,I,讨论,场点在直电流延长线上,半无限长载流导线，场点在一端的垂线上,求轴线上一点P的磁感应强度。,根据对称性,方向满足右手定则。,例2.载流圆线圈的磁场,(2),载流圆线圈的圆心处,(3)一段圆弧在圆心处产生的磁场,如果由N匝圆线圈组成,(1),S,磁矩定义,讨论,x,推广,如图，求O点的磁感应强度。,解,练习,三、运动电荷的磁场,q,电流元内电荷数,一个电荷产生的磁场,电荷密度n,一个以速度运动的电荷,在距它r处所激励的磁感应强度为：,O,a,b,如图的导线，已知电荷线密度为，当绕O点以转动时,【解】,1,2,3,4,线段1：,O点的磁感应强度,【例】,【求】,线段2：,同理,线段3,线段4,O,a,b,1,2,3,4,dr,例6半径为R的带电薄圆盘的电荷面密度为,并以角速度绕通过盘心垂直于盘面的轴转动。求圆盘中心的磁感应强度。,x,O,R,q,r,dr,细圆环,圆电流,圆盘在中心处的磁场,p,x,解法一,圆电流的磁场,向外,向内,解法二,运动电荷的磁场,Assignments,阅读教材第5057页活页作业P39-40页,回顾,1、毕奥-萨伐尔定律,磁感的大小:,2、直电流的磁场,a.无限长载