32磁感应强度1.ppt

1、磁场 磁感应强度,一.磁本质,磁铁间的相互作用,9-1 磁场 磁感应强度,一.磁本质,磁铁间的相互作用,第十一章 稳恒磁场,电流对磁铁的作用,I,电流对磁铁的作用,I,电流对磁铁的作用,电流与电流之间的相互作用,安培提出：,天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。,分子电流,电荷的运动是一切磁现象的根源。,磁场对外的重要表现为：,磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力作用。,载流导体在磁场中移动时，磁力将对载流导体作功。,二.磁感应强度,1.磁感应强度B,磁感应强度是反映磁场性质的物理量,磁感应强度是矢量,磁感应强度的单位：T （特斯拉）（SI）,工程上单位常用G（高斯）,2.稳恒磁场,大

2、小和方向都不随时间变化的磁场,三.磁通量 磁场中的高斯定理,1.磁感线,在磁场中画一组曲线，曲线上每一点的切线方向与该点的磁场方向一致，这一组曲线称为磁感线。,方向：,曲线上一点的切线方向和该点的磁场方向一致。,大小：,磁力线的疏密反映磁场的强弱。,性质：,无头无尾的闭合曲线，磁场中任意两条磁感线不相交。,直线电流的磁感线,圆电流的磁感线,通电螺线管的磁感线,2.磁通量,通过磁场中任一面的磁感线数称为通过该面的磁通量，用m 表示。,均匀磁场，磁感线垂直通过S,均匀磁场，S 法线方向与磁场方向成 角,磁场不均匀，S 为任意曲面,S 为任意闭合曲面,规定：闭合曲面正方向为曲面上由内向外的法线方向。

3、,磁感线穿入 为负，穿出 为正。,四.磁场中的高斯定理,穿过任意闭合曲面的磁通量为零。,磁场中的高斯定理与静电场中的高斯定理虽然形式相似，但两者的物理意义完全不同。电场中的高斯定理反映电场是有源场，磁场中的高斯定理反映磁场是无源场。,9.2 毕奥萨伐尔定律,一.毕奥萨伐尔定律,磁 场：,取,毕萨定律：,?,真空中的磁导率,毕萨定律：,大小：,方向：,右螺旋法则,二.毕萨定律的应用,载流直导线的磁场,I,解,求距离载流直导线为a 处 一点P 的磁感应强度,根据几何关系,(1)无限长直导线,方向：右螺旋法则,(2)任意形状直导线,I,1,2,讨 论,9-3 安培环路定理,一.安培环路定理,改变电流

4、方向,静电场:,磁 场:,1.圆形积分回路,闭合积分回路方向与电流满足右手定则，则电流带正号，反之，电流带负号。,2.任意积分回路,3.回路不环绕电流,4.多电流情况,安培环路定理,即在真空的稳恒磁场中，磁感应强度 沿任一闭合路径的积分的值，等于 乘以该闭合路径所包围的各电流的代数和.,*关于安培环路定理的讨论：,若电流方向与环路的方向满足右旋关系，则：,否则, 中 为环路包含的总电流，环路外不计。,磁感应强度的环流只与环路内的电流有关，但环路上一点的磁强是由环路内、外电流共同产生的。,安培环路定理揭示了磁场的基本性质，磁场是有旋场，是非保守场，故不能引入势能的概念。,磁场没有保守性，它是 非

5、保守场，或无势场,电场有保守性，它是 保守场，或有势场,电力线起于正电荷、 止于负电荷。 静电场是有源场,磁感线闭合、 无自由磁荷 磁场是无源场,二、安培环路定理的应用,应用范围：磁场的分布具有一定的对称性。,1.无限长直载流螺线管内的磁场分布,I、n(单位长度线圈匝数),分析对称性,管内磁力线平行于管轴,管外磁场为零,选择环路如图所示：,根据安培环路定理：,得：,2.“无限长”载流导线磁场的分布,磁场具有轴对称分布,作圆形积分回路,根据安培环路定理：,则：,2.“无限长”载流圆柱导体内外磁场的分布,已知：I 、R，电流沿轴向在截面上均匀分布,磁场具有轴对称分布,作圆形积分回路,根据安培环路定

6、理：,则：,作积分回路如图,根据安培环路定理：,则：,*关于安培环路定理的应用,1.注意应用范围：磁场具有某种空间对称性。,2.积分环路的选择:,环路必须通过所求场点。,B 的方向平行于线元dl或一部分环路B 的方向垂直于线元dl；环路上各点B 的大小相等，或某一部分环路上B =0 。,闭合环路的形状尽可能简单，总长度可求。,3.注意环路方向与电流方向的右旋关系。,9-4 电磁相互作用,一.磁场中的运动电荷,1.磁场对运动电荷作用的力称为洛仑兹力。,大小：,方向：,洛仑兹力与速度方向垂直,不改变速度大小,只改变其方向,不作功。,粒子在同时存在电场和磁场空间运动时,其受的合力：,2.带电粒子在磁

7、场中的运动,粒子做匀速直线运动,粒子做匀速圆周运动,螺距 h ：,3.磁聚焦原理,粒子 源A, 很小时,接收 器A,发散角不太大的带电粒子束，经过一个周期后，重新会聚。,二.磁场对电流的作用,安培力：电流在磁场中受到的磁力,1.均匀磁场中载流直导线所受安培力,2.非均匀磁场中载流直导线所受安培力,大小：,方向：右手螺旋法则,一段载流导线受到的安培力：,例求载流导线ab 在无限长载流直导线磁场中所受力,已知：I1、I2、d、L,电流元所受安培力如图,方向向左,例求载流导线ab 在无限长载流直导线磁场中所受力,已知：I1、I2、d、L,电流元所受安培力如图,方向向上,三.磁场对平面载流线圈的作用,

8、（方向相反在同一直线上）,线圈无平动,1.在均匀磁场中的刚性矩形载流线圈,（方向相反不在一条直线上）,对中心的力矩为,（为线圈的匝数）,的方向为平面线圈中电流的右旋正法线方向。,几种特殊情况的讨论：,一. 磁介质及其分类,1. 磁介质 任何实物都是磁介质,电介质,磁介质, 相对磁导率,反映磁介质对原场的影响程度,9.5 磁介质中的安培环路定理, 相对介电常数,2. 磁介质的分类,顺磁质,抗磁质,减弱原场,增强原场,如 锌、铜、水银、铅等,如 锰、铬、铂、氧等,弱磁性物质,顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近1。,铁磁质,具有显著的增强原磁场的性质,强磁性物质,二.磁介质中的安培环路定理,无磁介质时,有磁介质时,绝对磁导率,例均匀磁场中半圆形载流导线所受的作用力,建立坐标系OXY,电流元所受安培力大小：,方向如图所示,分解 df,由对称性分析知：,推论：,封口直载流导线（ab）所受的安培力相同。,方向沿y 轴正向,（ ）,在均匀磁场中任意形状载流导线所受力为和它的,S,磁场对运动电荷的作用,N,运动电荷与运动电荷的相互作用,一段载流导线受到的安培力：,例无限长两平行载流直导线间的相互作用力,导线1、2单位长度所受磁力：,4.霍耳