程守珠普通物理学六版电子教案82

1、程守珠普通物理学六版电子教案82上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出早期的磁现象包括早期的磁现象包括: : (1)(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。 (2)(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。任一磁铁任一磁铁总是总是 两极同时存在，在自然界不存在独立的两极同时存在，在自然界不存在独立的N极、极、S极极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。磁单极子虽理论预言存在，至今尚未观察到。磁单极子虽理论预言存在，至今尚未观察到。 (3)(3)地球本身为一个大磁体，地

2、地球本身为一个大磁体，地球磁体球磁体N、S极与地理南北极不是极与地理南北极不是同一点。存在磁偏角。同一点。存在磁偏角。上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出I IN NS S 18191819年年, ,奥斯特实验首奥斯特实验首次发现了电流与磁铁间有力的次发现了电流与磁铁间有力的作用，才逐渐揭开了磁现象与作用，才逐渐揭开了磁现象与电现象的内在联系。电现象的内在联系。 在历史上很长一段时期里在历史上很长一段时期里, ,人人们曾认为磁和电是两类截然不同们曾认为磁和电是两类截然不同的现象。的现象。18201820年年7 7月月2121日，奥斯特日，奥斯特以拉丁文报

3、导了以拉丁文报导了6060次实次实验的结果。验的结果。上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出 电荷电荷( (不论静止或运动不论静止或运动) )在其周围空间激发电场在其周围空间激发电场, ,而而运动电荷在周围空间还要激发磁场运动电荷在周围空间还要激发磁场: :在电磁场中在电磁场中, ,静止静止的电荷只受到电力的作用的电荷只受到电力的作用, ,而运动电荷除受到电力作用而运动电荷除受到电力作用外外, ,还受到磁力的作用。电流或运动电荷之间相互作用还受到磁力的作用。电流或运动电荷之间相互作用的磁力是通过磁场而作用的的磁力是通过磁场而作用的, ,故磁力也称为磁场力。

4、故磁力也称为磁场力。注意注意: :这里所说的运动和静止都是相对观察者说的这里所说的运动和静止都是相对观察者说的, ,同一客观存在的场同一客观存在的场, ,它在某一参考系表现为磁场它在某一参考系表现为磁场, ,而而在另一参考系中却可能表现为电场。在另一参考系中却可能表现为电场。运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷静电荷静电荷电场电场 静电荷静电荷磁场磁场 18221822年，安培提出年，安培提出分子电流假设分子电流假设: :磁现象的电本质磁现象的电本质运动的电荷产生磁场运动的电荷产生磁场上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出 设带电量为设带电量为q，速度为，速度

5、为v的运动试探电荷处于的运动试探电荷处于磁场中，实验发现：磁场中，实验发现： （2 2）在磁场中的）在磁场中的p点处存在着一个特定的方向，点处存在着一个特定的方向，当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力为零，与电荷本身性质无关为零，与电荷本身性质无关; ; （1 1）当运动试探电荷以同一速率）当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通沿不同方向通过磁场中某点过磁场中某点 p 时，电荷所受磁力的大小是不同的，时，电荷所受磁力的大小是不同的，但磁力的方向却总是与电荷运动方向（但磁力的方向却总是与电荷运动方向（ ）垂直；）垂直；v （3 3）在磁场中的）

6、在磁场中的p点处，电荷沿与上述特定方向点处，电荷沿与上述特定方向垂直的方向运动时所受到的磁力最大垂直的方向运动时所受到的磁力最大( (记为记为Fm) )， 并且并且Fm与与qv的比值是与的比值是与q、v无关的确定值。无关的确定值。上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出方向：方向：可按右手螺旋法则确定可按右手螺旋法则确定大小：大小： 单位：单位：特斯拉（特斯拉（T T） 高斯（高斯（GsGs）qvFBm 由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个固由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个固有的特定方向和确定的比值有的特定方向和确定的比值Fm/(qv)，与试验电

7、荷的，与试验电荷的性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征，性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征，为此，定义一个矢量函数磁感应强度：为此，定义一个矢量函数磁感应强度：qBvmFxyzGs10T14 由正电荷所受力由正电荷所受力的方向出发，按右的方向出发，按右手螺旋法则，沿小手螺旋法则，沿小于于 的角度转向正的角度转向正电荷运动速度电荷运动速度v v 的的方向，这时螺旋前方向，这时螺旋前进的方向便是该点进的方向便是该点B B的方向。的方向。上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出人体磁场极弱，人体磁场极弱，如心电激发磁场如心电激发磁场约约3 31010

8、-10-10T T。测测人体内磁场分布人体内磁场分布可诊断疾病，图可诊断疾病，图示磁共振图象示磁共振图象。地球磁场约地球磁场约5 51010-5-5T T。大型电磁铁磁大型电磁铁磁场可大于场可大于2 2T T。超导磁体能激超导磁体能激发高达发高达25T25T磁磁场；原子核附场；原子核附近可达近可达10104 4T T；脉冲星表面高脉冲星表面高达达 10108 8T T一些磁场的大小：一些磁场的大小：上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出 为形象描述磁场分布情况为形象描述磁场分布情况, ,用一些假想的有方向用一些假想的有方向的闭合曲线的闭合曲线-磁感应线代表

9、磁场的强弱和方向。磁感应线代表磁场的强弱和方向。I直电流直电流I圆电流圆电流螺线管电流螺线管电流II上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出磁感应线的性质磁感应线的性质与电流套连与电流套连闭合曲线闭合曲线( (磁单极子不存在磁单极子不存在) )互不相交互不相交方向与电流成右手螺旋关系方向与电流成右手螺旋关系上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出规定：规定：B B（3 3）磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱。）磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱。磁感应线上任意一点的切向代表该点磁感应线上任意一点的切向代表该

10、点B的方向；的方向；垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点B 的大小的大小SB磁感应线磁感应线上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出 磁通量磁通量磁通量：磁通量：穿过磁场中任一给定曲面的磁感线总数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。割法求其磁通量。dSenSSBd单位：单位：韦伯韦伯(Wb)(Wb)cosddSBSBd对所取微元，磁通量：对所取微元，磁通量：对整个曲面，磁通量：对整个曲面，磁通量：上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出选择进入下一节选择进入下一节8 8-0 0 教学基本要求教学基本要求8-1 恒定电流恒定电流8-2 磁感应强度磁感应强度8-3 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律8-4 稳恒磁场的高斯定理与安培环路定