111-113磁场力和磁感应强度磁高斯定理毕萨定律课件

第11章稳恒磁场静电荷运动电荷稳恒电流静电场稳恒磁场电场磁场

学习方法：类比法1.磁性物体具有吸引铁、钴、镍的特性。2.磁极南极（S极）、北极（N极）NS南极北极同性磁极相斥，异性磁极相吸。一、基本磁现象11.1磁场、磁感应强度

ISN电流的磁效应1820年奥斯特奥斯特（丹麦，HansChristan

Oersted，1777-1851）电子束NS+磁铁与载流导线有作用；两载流导线间有作用；在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。绚丽多彩的极光4.在低能状态下磁极是成对出现的。NSNS3.磁力线:曲线上某点的切线方向为该点的磁场的方向，曲线的疏密表示磁场的强弱。地球是一个巨大的磁体地球的S极在地理北极附近，N极在地理南极附近，故能把磁针的N极吸向北面，S极吸向南面。地磁偏角约小于5度（随地区随时间变化）。考古发现，在过去的40万年中，地磁轴的方向已颠倒过9次。地磁产生机理很复杂，地核的电荷环流是其中的一个重要的因素。地壳地核地幔1822年安培提出磁性本质的假说:一切磁现象都取决于电流。NS电荷运动是一切磁现象的根源P47上他认为任何磁性的产生都是由于磁性物质分子存在圆形电流的流动。二、磁场和磁感应强度电流（或磁铁）磁场电流（或磁铁）磁场的性质：P471、磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力作用。2、载流导体在磁场中移动时，磁力将对载流导体作功，表明磁场具有能量。运动电荷磁场对运动电荷有磁力作用磁场运动电荷或电流周围存在着一种特殊物质---磁场。磁感应强度是描述磁场强弱的物理量。磁感应强度的定义实验发现:（1）当运动q以同一速率v沿不同方向通过磁场同一点时，所受的磁场力F与电荷电量q和电荷速率v有关外，还与电荷运动方向有关，但磁力方向总是与电荷的速率方向相垂直。（2）存在这样一个磁场方向，当运动电荷的速度沿该方向或该方向相反的方向运动时，电荷受力为0。定义该方向为磁感应强度的方向BvqvfmBq（3）当运动电荷速度与磁场方向垂直时受到洛伦兹力

fL

最大，但比值的大小与电荷电量及速率大小无关。因此定义磁感应强度大小为**

单位:特斯拉T方向：为小磁针N

极指向地球两极磁场:地球赤道磁场:永久磁铁磁场:~常用的还有:高斯G

1998年美国航天飞机搭载的用来探测宇宙中反物质和暗物质的α磁谱仪核心部件,是由我国中科院电工所用钕铁硼材料制作的。2003年再次升空，采用超导磁铁，磁场强度增大100倍。永磁之王钕铁硼磁场:这种材料是一般永久磁铁磁场的400倍。两片药片大小的钕铁硼材料异极粘在一起，由于磁力非常强大,用两手不能分开。一块钕铁硼磁铁能吸引比自身重量大60倍的铁块。2014.10.14(5)本节研究载流导线在空间任一点激发磁场之间的定量关系由实验发现：真空中一段电流元Idl在给定点P处产生的磁感应强度dB的大小与电流元Idl的大小成正比，与电流元Idl和它到P点矢径r之间的夹角的正弦成正比，并与电流元到P点的距离r的平方成反比：电流元：流过某线元矢量的电流I与的乘积一、毕奥—萨伐尔定律11.2毕奥—萨伐尔定律真空中的磁导率磁场叠加原理若干个运动电荷或电流在空间某点产生的磁场，等于各运动电荷或电流单独存在时在该点产生的磁场的矢量和。可知一段载流导体的磁场dB

的方向垂直于

和

所形成的平面。方向：从

右旋到

,磁场方向为大拇指指向二、应用毕萨定律解题的方法及应用4.求B的分量Bx

、By;求总场。5.由3.确定电流元的磁场2.建立坐标系;1.分割电流元;**

注意：应指出B的方向。1.载流直导线的磁场:P49例11.1已知：真空中，a、I、1、2解：建立坐标系OXY任取电流元磁场大小方向统一积分变量aPXY或：aPX

YÄ**

P49无限长载流直导线半无限长载流直导线直导线延长线上+pR2.圆形电流轴线上的磁场P49例11.2

已知:R、I，求轴线上P点的磁感应强度。解：建立坐标系OXY任取电流元分析对称性、写出分量式磁场大小方向统一积分变量结论方向：右手螺旋法则:沿X轴正向大小：xpR载流圆环载流圆弧圆心角圆心角xpRII**

P50练习求圆心O点的﹡如图，OI例1、无限长载流直导线弯成如图形状求：P、R、S、T四点的解：P点:方向R点:方向S点方向方向T点方向方向方向方向求角平分线上的已知：I、c、θ解：同理方向所以方向例2:方向三、运动电荷的磁场IS电流自由电荷定向运动电流元载流子总数其中电荷密度速率截面积运动电荷产生的磁场P51下***

例3、均匀带电圆环qR已知：q、R、圆环绕轴线匀速旋转。求圆心处的解：带电体转动，形成电流。若q>0,则方向若q<0,则方向例4、氢原子中电子绕核作圆周运动与P52例11.4类似求:轨道中心处已知解:法一又方向方向法二：电子绕核转动，形成运动电荷。可根据圆环电流公式求出结果。单位时间内产生的电流的大小为解:(1)求圆盘中心的磁感应强度方法1:根据运动电荷的磁场公式求解在圆盘上任取一半径为r,宽为dr

的细环所取细环上的电荷运动速度相同,均为例5：半径为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，求圆盘中心的磁感强度及圆盘的磁矩P52例题11.5由于各细环在O处的磁感应强度方向相同,所以垂直纸面向外垂直纸面向内其中在O处的磁感应强度方法2、用圆电流公式计算。圆盘旋转时相当于不同半径的圆电流的集合.如上所取细环对应的电流向外向内（2）线圈磁矩如图取微元垂直纸面向外垂直纸面向内练习：一正方形载流线圈边长为b，通有电流为I，求正方形中心的磁感应强度B。解：正方形中心的B方向P79习题11.1作业P79：

11.2、11.3下页还有一题作业：在真空中，有两根互相平行的无限长直导线L1和L2，相距0.1m，通有方向相反的电流，I1=20A，I2=10A，如图所示．A，B两点与导线在同一平面内．这两点与导线的距离均为5.0cm．试求：A、B两点处的磁感应强度，以及磁感应强度为零的点的位置

一、磁场线(磁感应线或线)方向：切线大小：11.3稳恒磁场的高斯定理静电场：磁场：静电场是有源场I直线电流的磁力线圆电流的磁力线I通电螺线管的磁力线1、每一条磁场线都是环绕电流的无头无尾的闭合曲线，都与闭合电流互相套合，因此磁场是涡旋场。不是保守场，所以不能引进磁势。2、任意两条磁力线在空间不相交。3、磁力线的环绕方向与电流方向之间可以用右手螺旋定则表示。二、磁通量——穿过磁场中任一曲面的磁力线的条数三、磁场中的高斯定理穿过任意闭合曲面的磁通量为零注意：闭合曲面的法向的规定磁场中的高斯定理阐明了磁场的性质：磁场是无源场（涡旋场），磁力线为闭合曲线。磁力线穿入规定:磁力线穿出2.在均匀磁场

中，过YOZ平面内面积为S的磁通量。1.求均匀磁场中半球面的磁通量课堂练习例6、两平行载流直导线2.过图中矩形的磁通量求1.两线中点解：1.I1、I2在A点的磁场方向ll如图取微元方向2.过图中矩形的磁通量2013.10.14(6)2013.10.17(6′)完v当运动电荷速度与磁场方向垂直时受到洛伦兹力

fL

最大。fLB当电荷运动速度与B方向一致时电荷受力为0。Bvqq运动电荷或电流周围存在着一种特殊物质---磁场。磁感应强度是描述磁场强弱的物理量。磁感应强度的定义在闭合回路中取电流元电流元在磁场中的受力特点:(1)电流元在磁场中的方向不同，受力也不同;存在一个方向使定义该方向为磁感应强度的方向——安培力公式（3）磁场力的方向与电流元和磁感应强度满足

右手螺旋关系定义磁感应强度的大小磁感应强度有各种定义方法，除上述方法外，我们还可以用运动电荷在磁场中的受力来定义。（2）当电流元的取向与磁感应强度的方向垂直时，受到的磁场力最大;地球是一个巨大的磁体

北半球的磁极在加拿大的最北部，南半球的磁极在南极洲，地磁偏角约为15度左右（随地区随时间变化）。有证据表明，在过去的40万年中，地磁轴的方向已颠倒过9次。地磁产生机