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文档简介
规定正电荷流动的方向为正方向。6.1.1电流电流密度单位时间内通过任一截面的电量称为电流强度。它是表示电路中电流强弱的物理量。用标量用I表示。单位:安培(A)1安培=1库仑/秒它是国际单位中的基本量。常用毫安(mA)、微安(
A)标量规定正电荷流动6.1.1电流电流密度单位1
当通过任一截面的电量不均匀时,用电流强度来描述就不够用了,有必要引入一个描述空间不同点电流的大小。(1)定义电流密度矢量
的方向为空间某点处正电荷的运动方向,它的大小等于单位时间内该点附近垂直与电荷运动方向的单位截面上所通过的电量。4.1.2电流密度电流密度矢量的方向定义为垂直于截面。当通过任一截面的电量不均匀时,用电流强度来描述就2设某点处电流密度为,为面的法线方向。通过任意面元dS的电流为与(2)的关系通过导体中任意截面S的电流强度与电流密度矢量的关系为
设某点处电流密度为,与(2)的关系通过导体中任意截面36.1.2电流的连续性方程和恒定电流的条件
根据电荷守恒,对于任意闭合面,有恒定电流条件
电流线连续性地穿过闭合曲面所包围的体积,不能在任何地方中断,永远是闭合曲线。恒定电场:与恒定电流相联系的场
电荷分布不随时间变化面内电量的减少单位时间内流出该曲面的电量等于曲面内电量的减少率。闭合面内流出的电流产生恒定电流的电场与静电场服从同样的基本规律,如高斯定律和环路定理,电势差的概念等均成立。6.1.2电流的连续性方程和恒定电流的条件根据电荷守恒,对46.1.3电动势4.4.1电源、非静电力+–如图,在导体中有稳恒电流流动就不能单靠静电场,必须有非静电力把正电荷从负极板搬到正极板才能在导体两端维持有稳恒的电势差,在导体中有稳恒的电场及稳恒的电流。(1)提供非静电力的装置就是电源,如化学电池、硅(硒)太阳能电池,发电机等。实际上电源是把能量转换为电能的装置。水池泵静电力欲使正电荷从高电位到低电位。非静电力欲使正电荷从低电位到高电位。6.1.3电动势4.4.1电源、非静电力+–如图,在导54.4.2电动势(1)定义描述电源非静电力作功能力大小的量,就是电源电动势。电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。+–把单位正电荷从负极板经内电路搬至正极板,电源非静电力做的功。(2)为了便于计算,规定的方向由负极板经内电路指向正极板,即正电荷运动的方向。+–单位:焦耳/库仑=(伏特)(3)
越大表示电源将其它形式能量转换为电能的本领越大。其大小与电源结构有关,与外电路无关。4.4.2电动势(1)定义描述电源非静电力作功能电源内部电6内电路非静电力因为电源外部没有非静电力,所以可写为:单位时间内非静电力所做的功。内电路非静电力因为电源外部没有非静电力,单位时间内非静76.2.1.基本此现象电流与磁场天然磁铁—磁铁矿(Fe3O4)NSSN特性:(1)能吸引铁、钴、镍等物质;(2)同性磁极相斥,异性磁极相吸;NS(3)目前还无法获得磁单极,N极和S极同时存在.NSSNSNSNSNSNSN6.2磁场磁感应强度6.2.1.基本此现象电流与磁场天然磁铁—磁铁矿(8(4)电流的磁效应:H.Oersted(丹麦)实验:I(5)安培力:NSI安培(法)发现:?(1819.7.21发现)电流电流磁铁磁铁电相互作用由电场传递;磁相互作用由磁场传递。
磁铁
磁铁电流电流磁场(4)电流的磁效应:H.Oersted(丹麦)实验:I(96.2.2.磁感应强度
设带电量为q,速度为v的运动试探电荷处于磁场中,实验发现:
(2)在磁场中的p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,所受到的磁力为零,与电荷本身性质无关;
(1)当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通过磁场中某点p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()垂直;
(3)在磁场中的p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(记为Fm),并且Fm与qv的比值是与q、v无关的确定值。6.2.2.磁感应强度设带电量为q,速度10
磁感应强度的定义:大小:—磁感应强度的大小等于运动电荷所受的最大洛仑兹力与的比;定义式:+指向:由右手螺旋法则确定。
垂直于和组成的平面,方向:+方向:时,检验电荷运动速度的方向。即小磁针N极所指的方向单位:特斯拉(T)高斯(Gs)1T=104Gs磁感应强度的定义:大小:—磁感应强度的大小等于运116.3毕奥
萨伐尔定律
6.3.1毕奥
萨伐尔定律
产生的磁感应强度的大小与电流元到P点的距离的平方成反比,与和的夹角的电流元在空间任一点P与电流元的大小成正比,
的方向。正弦成正比。的方向为电流元:大小:方向:切线单位矢量:真空磁导率:大小:方向:沿的方向6.3毕奥萨伐尔定律6.3.1毕奥萨伐尔定律12沿载流导线积分注意:一般
某一点的磁感应强度等于所有电流元在该点产生的磁感应强度的矢量和:要求:明确各量含义,会判断的方向,理解迭加原理,会计算直电流、“圆电流”在圆心的磁感应强度。
沿载流导线积分注意:一般某一点的磁感应强度等于所13载流直导线的磁场分割,取微元Idl,微元在P
点的磁感应强度
叠加
载流直导线的磁场分割,取微元Idl,微元在P点的磁感应强度14计算
计算15ACP(3)直电流延长线上:(1)半无限长直电流:(2)无限长直电流:例2.两根平行的无限长直电流,相距a.求:P点的磁感应强度解:分析设向外为正ACP(3)直电流延长线上:(1)半无限长直电流:(2)无限16例3.求载流圆线圈在轴线上产生的磁感应强度.XOIP解:分析:I求:已知:半径,电流强度,例3.求载流圆线圈在轴线上产生的磁感应强度.XOIP解:分17
(3)N匝:(1)圆心处:思考:轴线上的特征?
哪点,最大?(2)圆(或圆心角为θ)电流在圆心处:(4)在轴线上,离线圈很远的地方x>>R令为平面线圈的磁矩,平面线圈的法线方向(与电流成右手螺旋关系)(3)N匝:(1)圆心处:思考:轴线上的特征?(18求:O点的磁感应强度例4.如图所示电流,O点是四分之一圆电流的圆心.解:分析:要求:会计算载流导线弯成一定形状的磁场求:O点的磁感应强度例4.如图所示电流,O点是四分之一19练习练习206.4磁场的高斯定理几种不同形状电流磁场的磁感应线1磁感应线的性质电流磁感应线与电流套连闭合曲线(磁单极子不存在)互不相交方向与电流成右手螺旋关系6.4.1磁感应线磁通量6.4磁场的高斯定理几种不同形状电流磁场的磁感应线1磁21单位:韦伯(Wb)定义:S
规定:通过磁场中某点处垂直于矢量的单位面积的磁感应线数等于该点矢量的量值。磁感应线越密,磁场越强;磁感应线越稀,磁场就越弱,磁感线的分布能形象地反映磁场的方向和大小特征。2磁通量磁通量:穿过磁场中任一给定曲面的磁感线总数。单位:韦伯(Wb)定义:S规定:通过磁场中某点处垂直22
穿过任意闭合曲面S的总磁通必然为零,这就是磁场的高斯定理。说明磁场是无源场。2.磁场的高斯定理
由磁感应线的闭合性可知,对任意闭合曲面,穿入的磁感应线条数与穿出的磁感应线条数相同,因此,通过任何闭合曲面
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