物理学下第五版马文蔚复习PPT(精简版)磁学1稳恒磁场(总).ppt

1,大学物理电子教案,磁学部分,2,第七章稳恒磁场,稳恒电流周围,稳恒磁场,磁场的描述,定量：磁感应强度B,毕奥萨伐尔定律,安培环路定理,定性：磁力线（磁通量）,本章的重点：,（1）计算B的两种方法,（2）说明磁场性质的两个定理,安培环路定理（有旋）,磁场高斯定理（无源）,电场强度E,电场线,3,方向：,小磁针在该点平衡时，N极的指向。,单位：,特斯拉(T)，高斯(Gs)1T=104Gs,磁感应强度的定义,大小：,地球磁场510-5T（0.5Gs）,一超大型马蹄形磁铁：1mT(10Gs),钕铁硼磁铁(Nd2Fe14B)，目前为止最强的永久磁铁（不超过2T）。,4,7-4毕奥萨伐尔定律,一、毕奥萨伐尔定律（求稳恒电流周围的稳恒磁场）,实验证明：真空中电流元在P点产生的磁场：,方向：的方向,写成矢量式：,真空磁导率,大小：,叠加原理,矢量叠加！,5,例题1,求：直线电流的磁场分布。,方向,o,-l,6,L则1=0，3=0,无限长,半无限长,直导线延长线上：,3,1,p,I,讨论：,一无限长直导线,电流为100A,距离为10cm的一点:B=4pi*10(-7)*100/(2pi*0.1)=2*10(-4)T=2Gs地球为0.5Gs,7,p,求：圆电流轴线上的磁感应强度。,例题2,8,（2）半圆环心处:,（3）L长弧心处:,（4）当,（1）x=0时,9,例题3求载流直螺线管内部的磁场：（R、I、n）,圆形电流轴线上x处的磁场：,沿x轴正方向,得：轴线附近,o,x,10,讨论,匀强磁场!方向:右手螺旋,（2）端点处：,B沿轴线的分布,（1）无限长螺线管,11,思考：,12,一、磁力线（磁感线、B线）,磁力线上任一点切线方向是该点的磁场方向。,磁力线的疏密程度表示磁场的强弱。,磁力线是无头无尾的闭合曲线。,（有旋场）,7-5磁通量磁场的高斯定理,与电场线的异同点。,满足：,圆电流的磁场,磁力线演示,13,二、磁通量（B通量）,在曲面S上取面积元dS，,韦伯(Wb),通过dS,的磁通量为,磁通量：通过一给定曲面的磁力线的总数。,对闭合曲面，情况会如何呢？,？,14,对闭合曲面,磁场的高斯定理,注意：,电场是有源场,磁场是无源场,磁通量：穿出为正，穿入为负。,神奇的磁流体,15,7-6安培环路定理,一、安培环路定理,静电场中：,磁场中：,磁感应强度的环流？,p点处,方向如图,无限长通电直导线的,沿任一闭合回路的线积分：,的环流:,16,推广，安培环路定理：,在稳恒电流的磁场中，磁感应强度沿任何闭合环路的线积分，等于穿过这环路所有电流强度代数和的0倍。,注意：电流强度I的正负规定：电流流向与积分路径的绕行方向满足右手螺旋关系时，电流I为正值，反之I为负值。,17,空间所有电流共同产生的磁场,在场中任取的一闭合线，任意规定一个绕行方向,环路所包围的所有电流的代数和,各物理量意义：,安培环路定理：,18,二、安培环路定理的应用,毕奥-萨伐尔定律-电流产生的稳恒磁场,安培环路定理-稳恒电流产生的对称稳恒磁场,安培环路定理的解题步骤：,（1）分析磁场的对称性；（2）过场点选择合适的路径，使得B沿此环路的积分易于计算：B的量值恒定，B与dl的夹角处处相等，积分路径与电流流向最好满足右手螺旋；（3）求出环路积分。,19,例1、求通电长直螺线管(I,n)内的磁场。,解：对称性分析：,管很长，管内各处磁场均匀，方向与轴平行，管外磁场忽略。,作闭合环路abcd。,I为正,左边=右边：,均匀的场！,螺线管的磁场,20,例2、求螺绕环（I、N）内的磁感应强度。,解：在环内r处作L2，其上B大小处处相等，方向与L2绕向一致。,根据安培环路定理：,方向：顺时针，与L2一致。,注意：10管内的磁场是不均匀的。,20在截面很小的情况下：,30管外（如L1、L3处）,40螺绕环的截面不一定是圆。,得：,o,21,例3、求无限长载流圆柱体（I、R）内、外的磁场。,解：与轴等距离的圆环上B大小相等，方向如图。,方向：沿L1,rR时：作环路L1,L2,22,例4、两平行板载有大小相等方向相反的电流，单位长度内的电流为i,求板间磁场？（板间距比板宽度小得多）,解：分析,板间：均匀，方向向右,板外：,作环路L如图,（I为正）,方向向右,23,只适用于某些高对称性不能用于有限长度的情况（可近似视为无限的除外）例如有限长的直导线、直螺线管等都不能应用安培环路定理解题,安培环路定理的局限性,24,7-7带电粒子在磁场中的运动,运动的电荷在磁场中会受到力的作用，其受力为：,这个力叫做洛伦兹力。方向：右手螺旋定则，q带正负号。,因此，电荷在静电场和静磁场中总的受力为：,25,电荷在静磁场中的回旋半径为：,回旋周期为：,回旋频率为：,1.回旋半径和回旋频率,26,磁场对电流元的作用力通常叫做安培力,安培定律：磁场对电流元Idl作用的力，在数值上等于电流元的大小、电流元所在处的磁感强度大小以及电流元Idl和磁感强度B之间的夹角的正弦的乘积。,有限长导线所受到的安培力为：,7-8载流导线在磁场中所受的力,27,解：根据安培定律,相当于直线-R+R所受的力。,合力方向沿y轴。,例1在一沿负z方向的磁场中，有一半径为R的半圆形导线，导线平面与xoy平面平行，载流I，求导线的受力。,根据对称性分析，合力沿y轴正方向。,28,例2、任意形状的载流曲线在磁场中受力情况如何？,解：根据安培定律,相当于直线L所受的力！,如图,29,（讨论1）两条长直平行载流导线相互作用力如何？,根据题意aB0,一、磁介质的分类：,or,电介质的极化,磁介质的磁化,锰、铬、铝金、银、铜铁、钴、镍等合金。,7-9磁场中的磁介质,相对磁导率,磁导率,35,Is难以定量计算，引入磁场强度：,真空中的安培环路定理:,介质中的B与磁化电流Is有关，因此,传导电流,介质中的安培环路定理：,传导电流,三、磁介质中的安培环路定理磁场强度,36,4.常见的铁磁材料,H,B,O,H,B,O,H,B,软磁材料,硬磁材料,矩磁材料,