第六章 稳恒磁场

1、真空中的磁场本章内容Contentschapter 6磁力磁力 磁感应强度磁感应强度magnetic force magnetic induction毕奥毕奥 - 萨伐尔定律萨伐尔定律Biot-Savarts law磁场高斯定理与安培环路定理磁场高斯定理与安培环路定理Gauss theorem and Ampere circuital theorem in magnetic field本章内容Contentschapter 6磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用action of magnetic field on moving charge磁场对磁性介质的作用磁场对磁性介质的作用inte

2、raction of magnetic field and substance第一节磁场在通有电流导线的周围，小磁针会发生偏转 ；运动电荷会受某种力的作用。理论和实验证明 电流（或运动的电荷）能产生一种有别于静电场的另一种场，称为磁场。 上述磁针偏转，运动电荷受力，都是通过磁场来作用的。 空间某点的磁场大小和方向，用磁感应强度 B 来描述。磁场磁场对运动电荷的作用力称为磁力。磁现象即是电流、运动电荷或永磁体对运动电荷产生力的相互作用的现象。磁现象的电本质是说：所有的磁现象都归结为运动电荷产生。即运动电荷生磁。磁场运动电荷运动电荷磁场电流电流磁场电流运动电荷磁场电流磁体磁场磁感应强度1 特斯拉特

3、斯拉 ( T ) = 104 高斯高斯( G )1T = 1N A-1 m-1运动正电荷 已知，实验表明，受力 总是垂直于 所决定的平面，力的大小与 的大小及 间的夹角有关，当 时受力最大。某点 的 大小及方向由下式定义：磁感应强度种类种类B值（值（T）种类种类B值（值（T）脉冲星脉冲星108太阳磁场太阳磁场10-4大型电磁大型电磁铁铁2地球赤道地球赤道310-5磁疗器磁疗器0.10.2地球两极地球两极610-5热核聚变热核聚变510-2动物心脏动物心脏10-10顺磁、核顺磁、核磁共振磁共振4810-4动物大脑动物大脑10-12第二节Biot-Savarts law毕奥萨伐尔定律载流直导线的磁

4、场载流圆线圈轴上磁场载流线圈的磁矩载流圆线圈轴上磁场生物体系内产生的磁场统称为生物磁场。生物体系内产生的磁场统称为生物磁场。生物磁场虽然很微弱，但它直接与生物的生物磁场虽然很微弱，但它直接与生物的生理活动密切相关。所以探测生物的生物生理活动密切相关。所以探测生物的生物磁场可以揭示生物的生命活动本质。磁场可以揭示生物的生命活动本质。特别是超导量子干涉仪的应用，已经可以特别是超导量子干涉仪的应用，已经可以测量极其微弱生物磁场及生物磁场的变化，测量极其微弱生物磁场及生物磁场的变化，从而有可能进一步揭示生物的生命本质。从而有可能进一步揭示生物的生命本质。第三节Gauss theorem and Amp

5、ere circuital theorem in magnetic field磁感应线B分布示例续13续14磁通量无限长直电流的磁场通量计算例3磁场的高斯定理例4例题真空中安培环路定理 在稳恒磁场中，沿任一闭合曲线在稳恒磁场中，沿任一闭合曲线 矢量的矢量的线积分（也称线积分（也称 矢量的环流），等于真空中的矢量的环流），等于真空中的磁导率磁导率 0 0乘以乘以穿过以这闭合曲线为边界所张任穿过以这闭合曲线为边界所张任意曲面的各恒定电流的代数和。意曲面的各恒定电流的代数和。IlBL0d 电流电流I I的正负规定：的正负规定：积分路径的绕行方向与积分路径的绕行方向与电流成右手螺旋关系时，电流成右手螺

6、旋关系时，电流电流I I为正值；反之为正值；反之I I为为负值。负值。BB安培环路定理I I为负值为负值II I为正值为正值I绕行方向绕行方向B空间所有电流共同产生的磁场空间所有电流共同产生的磁场在场中任取的一闭合线，任在场中任取的一闭合线，任意规定一个绕行方向意规定一个绕行方向Ll dL L上的任一线元上的任一线元I空间中的电流空间中的电流I环路所包围的所有电流的代数和环路所包围的所有电流的代数和物理意义物理意义：l dLI31I2IIlBL0d几点注意：几点注意： 环流虽然仅与所围电流有关，但磁场却是所环流虽然仅与所围电流有关，但磁场却是所 有电流在空间产生磁场的叠加。有电流在空间产生磁场

7、的叠加。任意形状稳恒电流，安培环路定理都成立。任意形状稳恒电流，安培环路定理都成立。 安培环路定理仅仅适用于恒定电流产生的恒安培环路定理仅仅适用于恒定电流产生的恒 定磁场，恒定电流本身总是闭合的，因此定磁场，恒定电流本身总是闭合的，因此安安 培环路定理仅仅适用于闭合的载流导线。培环路定理仅仅适用于闭合的载流导线。 静电场静电场的高斯定理说明静电场为的高斯定理说明静电场为有源有源场，环场，环 路定理又说明静电场路定理又说明静电场无旋无旋；稳恒磁场稳恒磁场的环路的环路 定理反映稳恒磁场定理反映稳恒磁场有旋有旋，高斯定理又反映稳高斯定理又反映稳 恒磁场恒磁场无源无源。例5长直圆柱匀电流的长直圆柱匀电

8、流的B( )B( )分布分布例6载流密绕长直螺线管内的载流密绕长直螺线管内的B B分布分布例7载流密绕螺线环内的载流密绕螺线环内的B分布分布课堂小议请在放映状态下点击你认为是对的答案请在放映状态下点击你认为是对的答案结束选择结束选择对于恒定磁场，下列说法中正确的是：对于恒定磁场，下列说法中正确的是： （3 3）安培环路定理）安培环路定理说明说明， 仅与回路所围电流有关仅与回路所围电流有关;(2) (2) 安培环路定理可以用来确定圆电流安培环路定理可以用来确定圆电流的磁场；的磁场；(1) (1) 安培环路定理具有普适性，它对具有安培环路定理具有普适性，它对具有对称性的磁场求解对称性的磁场求解 值

9、较方便；值较方便；（4 4）以上说法都不对。）以上说法都不对。小议链接1请在放映状态下点击你认为是对的答案请在放映状态下点击你认为是对的答案结束选择结束选择对于恒定磁场，下列说法中正确的是：对于恒定磁场，下列说法中正确的是： （3 3）安培环路定理）安培环路定理说明说明， 仅与回路所围电流有关仅与回路所围电流有关;(2) (2) 安培环路定理可以用来确定圆电流安培环路定理可以用来确定圆电流的磁场；的磁场；(1) (1) 安培环路定理具有普适性，它对具有安培环路定理具有普适性，它对具有对称性的磁场求解对称性的磁场求解 值较方便；值较方便；（4 4）以上说法都不对。）以上说法都不对。链接2请在放映

10、状态下点击你认为是对的答案请在放映状态下点击你认为是对的答案结束选择结束选择对于恒定磁场，下列说法中正确的是：对于恒定磁场，下列说法中正确的是： （3 3）安培环路定理）安培环路定理说明说明， 仅与回路所围电流有关仅与回路所围电流有关;(2) (2) 安培环路定理可以用来确定圆电流安培环路定理可以用来确定圆电流的磁场；的磁场；(1) (1) 安培环路定理具有普适性，它对具有安培环路定理具有普适性，它对具有对称性的磁场求解对称性的磁场求解 值较方便；值较方便；（4 4）以上说法都不对。）以上说法都不对。链接3请在放映状态下点击你认为是对的答案请在放映状态下点击你认为是对的答案结束选择结束选择对于

11、恒定磁场，下列说法中正确的是：对于恒定磁场，下列说法中正确的是： （3 3）安培环路定理）安培环路定理说明说明， 仅与回路所围电流有关仅与回路所围电流有关;(2) (2) 安培环路定理可以用来确定圆电流安培环路定理可以用来确定圆电流的磁场；的磁场；(1) (1) 安培环路定理具有普适性，它对具有安培环路定理具有普适性，它对具有对称性的磁场求解对称性的磁场求解 值较方便；值较方便；（4 4）以上说法都不对。）以上说法都不对。链接4请在放映状态下点击你认为是对的答案请在放映状态下点击你认为是对的答案结束选择结束选择对于恒定磁场，下列说法中正确的是：对于恒定磁场，下列说法中正确的是： （3 3）安培环路定理）安培环