大学物理-7第七讲磁场、磁感强度、毕-萨定律(002)

第十九章稳恒磁场11电流强度I一、电流与电流密度单位时间通过导体某一截面的电量191稳恒电流I与的关系2电流密度单位时间通过垂直于电流方向的单位面积的电量。2根据电荷守恒，单位时间内穿出某闭合曲面的总电量等于曲面内电量的减少率3连续性方程即电流密度矢量的通量等于该闭合面内电荷的减少率34稳恒电流条件电荷分布达到平衡5欧姆定律的微分形式二、电源电动势及维持稳恒电流的条件1非静电力只有静电力作用不能使回路形成稳恒电流例如带电平板电容器放电的过程。ABRK电源提供这种非静电作用的装置维持回路稳恒电流需要一种非静电作用。42电源电动势把单位正电荷从电源负极通过电源内部移动到正极时非静电力所做的功，叫电源的电动势，即规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。51永久磁铁及其特性天然磁铁磁铁矿（FE3O4）人造磁铁NSSN特性能吸引铁、钴、镍等物质这种性质叫磁性。NS具有两极且同性相斥，异性相吸。192磁场、磁感应强度一、基本磁现象6目前还无法获得磁单极NSSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSN磁铁具有磁性、极性以及极性的不可分割性。2电流的磁效应、磁性的起源磁现象与电荷的运动相关。电荷运动可以产生磁现象，运动电荷本身也会受到磁力的作用。实验现象电流与磁的关系7ISN演示1演示2IIIINSNS8一切磁现象都是电流（电荷的运动）产生的。组成磁铁的最小单元（磁分子）就是一环形电流，称为分子电流。NS3安培分子环流假说（1822年）4磁现象的本质磁现象的本质是运动电荷之间的相互作用。或者说，运动电荷之间的相互作用是通过磁场这种特殊物质来传递的。用安培假设解释为什么不存在单一磁极磁分子的两磁极对应于分子环流的正、反两面，因此两个磁极不可能分开而独立存在。9分子环流定向排列，在宏观上就显示出物质的磁性。NS磁中性磁性10二、磁感应强度但比值FMAX/QV只与磁场中不同的位置有关，与电荷的电量和运动速率均无关。实验表明运动电荷在磁场中某点所受的最大磁力与电荷电量和运动速率的乘积成正比该比值反映了磁场本身的性质。定义其为磁感应强度的大小B的方向与该点处小磁针N极的指向一致。单位特斯拉（T）1T104高斯。11三、磁感应线（磁力线）规定磁力线上各点的切线方向与该点的磁感应强度方向一致。垂直通过单位面积上的磁力线数目等于该点的磁感应强度的大小磁力线的性质不相交，不中断，无头无尾的闭合曲线；与电流方向满足右手螺旋关系。说明磁场是一种涡旋场（无源场）。12NSIII几种常见的磁力线13任一电流元在某点P所产生的磁感应强度的大小DB与的大小成正比，与和它到P点的矢径一、毕奥萨伐尔定律P193毕奥萨伐尔定律间夹角的正弦成正比，与R的平方成反比，其方向为的方向14在国际单位制中，任意形状电流在某点产生的磁感应强度为磁介质中，称为相对磁导率。真空中，0真空中的磁导率15例1求载流直导线的磁场中任一点的磁感应强度解建立坐标系，分割电流。统一变量OYXIPZP18二、毕萨定律的应用16OYXPZI17讨论1对无限长直载流导线IYXOPI2半无限长直线电流端点OIPLPOLI或P23181，20或；或0或3P点在直线电流的延长线上OIP例如图，P点在电流“1”和“3”的延长线上，所以P点的磁场仅由电流“2”产生。P231II19例2求载流圆线圈在中心轴线上所产生的磁场解分割电流，IYZXO依毕沙定律20IYZXO21IDLRO2在一段圆弧的圆心处例半圆的圆心处1圆心处讨论22OI123R分析直导线的延长线上的磁场。半圆形电流在圆心处的场。半无线长直导线端点的场。例3如图，求BOP18三者的磁场方向一致。23例4有一闭合带电体，由半径分别为A，B的半圆连接而成，其上电荷线密度为，当回路以角速度绕过O点的垂直轴转动时，求O点的电流电量相当于半径为B，电流为I1的圆电流。解对半圆124其半径为R相当于的圆电流，对直线段3取微元DR，其电量DQDR同理，半圆2也可看成一圆电流在O点产生的磁场B25则方向相同，均垂直于板面向外。同理，对直线段326例5求载流直螺线管中心轴线上一点的磁感应强度。I解将螺线管分割成许多圆线圈。NIDL在P点产生的磁场大小DB为PR圆电流磁场DL段载有电流NIDLP2927统一变量LRP方向沿轴线方向281无限长直螺线管