第19章稳恒磁场(兰底).ppt

1.电流和电流密度。1.当前。如果在时间上通过一段导体的电荷量是，电流强度是：标量；方向：正电荷移动的方向单位是：A(安培)。带电粒子(称为载流子):电子、质子、正负离子等。形成电流。2.电流密度通过任何截面：(2)导体只有一个载流子自由电子，但每个自由电子的速度不同。假设电子的电量为e，单位体积内以速度移动的电子数为：当没有外场时，电子不规则地热移动，因此没有电流，(3)对于有限的面积s，通过它的电流应该是通过每个面板的电流的代数和。在电流场中，通过某一区域的电流是通过该区域的电流密度的通量，它是一个生成量。(4)流过封闭曲面的电流。根据电流密度的含义，它实际上是指从封闭曲面流出的净电流。根据电荷守恒定律，通过封闭面流出的电荷量应等于面内电荷的减少量，即电流的连续性方程。欧姆定律和电阻，即欧姆定律，而电阻定律是电阻率，即电导率的微分形式。欧姆定律。替代产生iii。电动势，即保持稳定和恒定电流的条件。电源的电动势，定义为将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移动到正的非静电力所做的功。如果电源移动电荷dq并做功dA，有：设置为非静电场强度dA，那么，由于仅在电源内部和外部，标量方向：从负极通过电源内部到正极，1。磁场，磁场一种能显示磁铁或电流周围磁力的物质。(1)磁场对磁体、电流和运动电荷施加磁力；(2)当载流导体在磁场中运动时，磁场的作用力确实作用于它。(2)磁感应强度，设置元件线圈的面积为，电流为，测试元件：小载流线圈。实验发现，载流线圈被放置在稳定的磁场中，通过磁矩旋转，并在某个方向上转向稳定的平衡(称为线圈平衡位置)。调节：线圈在稳定平衡位置的法线方向是磁场方向。实验表明，指定方向与磁针的N极方向相同。当载流线圈从平衡位置旋转时，磁矩最大，它规定：1)磁力线上各点的切线方向应代表该点的磁感应强度方向。(2)穿过垂直于磁力线的单位面积的磁力线的数量应等于该点的磁感应强度的大小。(1)任何两条磁感应线不相交并形成没有头部或尾部的闭合线(涡流场),以及(2)磁感应线越密集，磁场越强。磁感应线总是符合电流并且符合右手螺旋法则。20世纪20年代，法国科学家毕奥和萨伐尔分析了大量实验数据，并通过严格的数学分析和拉普拉斯逻辑推理获得了这些数据。表达式：矢量型，有限载流导体：方向：垂直于电流元素和成分的平面，方向由右手螺旋确定。2.bi-sa定律的应用，示例19-6。载流直导线的磁场。方向：垂直纸面朝内。解决方案：采用直线上的电流元件，该电流元件携带长度为l的电流I，那么它在点p处从线a产生的磁感应强度的大小是，可以看出在点p处线上的电流元件的方向是相同的。因此，磁感应强度的矢量积分变成标量积分。也就是说，变量l，r，必须统一。R=acsc，l=actg (-)=-actg dl=acsc2 d，讨论：如果它是无限直导线，1=0，2=，然后，如果它是半无限直导线，那么，对于载流导线延长线上的点，B=0，示例19-7对称性分析表明，dB相互抵消，而db相互加强，因此总磁感应强度、总磁感应强度：方向：与电流方向沿轴线方向形成右手螺旋。讨论： x=0，在中心o，方向仍然是右手螺旋。如果圆形电流由n匝导线组成，每匝电流为1，它远离轴xR，电流磁矩，(类似于电偶极子磁场强度)，(3)在圆的中心由一段载流圆形导线激励的磁场大小为，方向也是沿着轴，并符合右手螺旋。是圆弧通向圆心的圆心角。它以弧度表示。例19-8。载流直螺线管内部的磁场。解决方案：假设螺线管的半径为R，每单位长度有N匝线圈，每匝有一个电流I。以螺线管的轴线和电流为基准，在每匝圆形电流的轴线上的任何一点上的磁场都是沿着轴线定向的，也就是说，磁场是在x的正方向上。以螺线管上的微型元件dx为基准，将电流dI=nIdx视为圆形线圈在轴线上o点上产生的磁感应强度。整个螺线管在o点产生的磁感应强度大小是均匀的，X=Rctgdx=-Rcsc2，B=nI磁场，(2)半无限长1=/22=0或1=02=/2，B=0.5nI，讨论：无限长直螺线管：1=2=0。例如，具有无限均匀的载流薄铜片，每单位宽度的电流强度被称为I，并且计算钢板在点P处的磁感应强度作为A。解决方法：铜片可以看作是无限多条具有一定宽度的无限长直线产生的磁场的矢量和。建立一个坐标系，在铜片一侧的o为x的位置取一根具有一定宽度dx的无限直导线，将其到p点的距离设为r，并通过一个电流dI=idx，则p点的磁感应强度为图中所示的方向，并将dB分为dBx和dBy。从对称性分析可以看出，dBy分量相互抵消，dBx分量相互加强。可以看出，B的大小与点P和铜片之间的距离无关，方向是沿X轴的负方向。第1、1、0、2、0、1、1、2、3、1和1节的电流是第2和3节的两倍(因为第2和3节的电阻是第1节的两倍)。思考的问题是：毕萨定律是电流激励磁场的基本定律，电流是由大量电荷的定向运动形成的。因此，电流产生的磁场可以归因于大量移动电荷产生的磁场。根据比萨定律，由电流元件产生的磁感应强度的大小是：假设电流元件的横截面积是s，并且假设载流导体的单位体积中的粒子数是n，每个粒子被充电为q，并且以速度v沿着方向以恒定速度移动，那么每单位时间通过横截面的电量(即电流强度)是， 因此，方向：垂直于当前元素的平面，并且在当前元素中存在粒子运动。 从微观角度来看，产生的磁场是由移动的电荷产生的。因此，由以一定速度运动的每个电荷所感应的磁场的大小被写成一个矢量公式：运动电荷的磁场公式也是毕-萨定律的微观形式。首先，磁通量和磁场的高斯定理。首先，磁通量(类似于电通量)的定义：穿过给定曲面的磁感应线的总数称为磁通量。标记为，对于面板，其中是面板的法线方向和外部方向之间的角度，对于有限表面S，单位：2，磁场的高斯定理，用于描述磁场的特性。如果磁场中有任何闭合表面，且外部法线被指定为正，则通过闭合表面的磁通量为正，通过闭合表面的磁通量为负。因为3.应用示例19-9:计算无限载流圆柱导体内外的磁场强度。解决方案：如图所示，电流沿轴向设置，并均匀分布在圆柱形导体的横截面上。因为它是一个无限长的圆柱体，磁场有一个轴对称分布。在导体外的点p处画一个半径为r的圆，圆的表面垂直于轴(如图所示)，则环中任何一点的值相等，方向与闭合环相切。根据回路定理，如果导体中形成闭合回路，则由闭合线包围的电流为：根据回路定理，例19-10:找出长螺线管中的磁场强度。解决方案：设置总共n匝，电流为1。由于螺线管很长，管中心部分的磁场是均匀的，方向平行于管轴，管外的磁场强度很弱，可以忽略不计。如图所示，管中的一个点P相交形成一条矩形闭合线ABCD，安培环路定理沿着这条闭合线应用。解决方案：如图所示，穿过管的磁场线被视为一条