112磁场和磁感应强度1

1、 11-2 磁场和磁感应强度 磁现象的发现比电现象早很多。东汉王充“司南勺”，北宋沈括航海用指南针。汉（公元前206公元220年）。磁勺是用天然磁体磨成，置于地盘中心圆内，勺头为N，勺尾为S，静止时，因地磁作用，勺尾指向南方。 1 一、磁现象 (magnetic phenomenon) 1. 磁极及其相互作用 （1） 磁铁磁性最强区域称为磁极。磁铁指向北方的磁极为磁北极或N极；指向南方的为磁南极或S极；（2）同号磁极互相排斥，异号磁极互相吸引；（3）磁铁可以被分解的很小，并且每个小磁铁都具有N和S极，即磁极不能单独存在2 磁现象与电现象有很多类似，在自然界有独立存在的电荷，却至今没找到独立存在

2、的磁荷，即所谓“磁单极子”。 寻找“磁单极子”是当今科学界面临的重大课题之一。 1820年奥斯特发现电流的磁效应后，人们才认识到磁与电的密切联系； 2. 一切磁性起源于电流同年，安培发现了磁铁对电流的作用； 1821年，安培发现了电流与电流之间也能发生相互作用；3另外，运动的电荷也存在磁效应 上述实验表明，电流与电流之间，磁铁与电流之间都存在力的作用，这种力称为磁力 同电荷周围有电场一样，磁铁和电流周围存在磁场磁铁电流磁 场磁铁电流磁力是通过磁场来传递的43. 物质磁性的起源安培分子电流假说 （1822） 一切磁现象都起源于电流，一切物质的磁性都起源于构成物质的分子中存在的环形电流。这种环形电

3、流称为分子电流。 分子电流相当于一个基元磁体，其磁场在轴线上的方向用右手定则来判断：INS 安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成的，电子的绕核运动就形成了经典概念的电流。 5 物质磁性起源不能完全用经典理论来描述。量子理论表明，核外电子对磁性有一定的贡献，但物质磁性的主要来源是电子的自旋磁矩，铁磁物质的强烈磁性则与相邻原子间电子自旋磁矩的交换作用有关。都不能用经典概念予以描述。 4. 磁场的讨论方法点电荷库仑定律电场强度电流元安培定律磁感应强度6二、安培定律反映电流元与电流元之间的磁相互作用1. 电流元I 任意形状、大小的电流都是若干个电流元组成的

4、。a. 电流强度与线元的乘积：b. 矢量性：电流元的方向为 的方向c. 与运动电荷等效d. 非独立性7 一、磁现象 (magnetic phenomenon) 1. 磁极及其相互作用2. 物质磁性的起源安培分子电流假说 一切磁现象都起源于电流，一切物质的磁性都起源于构成物质的分子中存在的环形电流。二、安培定律1. 电流元2. 安培定律 11-2 磁场和磁感应强度82. 安培定律 电流元与电流元之间的相互作用力其大小与两电流元的乘积成正比，与距离的平方成反比; 方向：根据右手螺旋定则来判断真空中的磁导率9大小：是 与 的夹角是 与方向由右手螺旋定则来判断受 的作用力10例题1 求一对平行电流元之

5、间的相互作用力解：同理：11 结论：1. 两平行电流元之间的相互作用大小相等，方向相反，吸引； 2.两反平行电流元之间的相互作用大小相等，方向相反，排斥。12例题2 求一对相互垂直电流元之间的相互作用力解：13二、磁感应强度 (magnetic induction) 1. 电场强度矢量库仑定律如果q1是源电荷，q2是试探电荷，则142.磁感应强度矢量（ ）安培定律：电流元与电流元之间的相互作用注意：在磁场中，电流元不独立存在，若把视为试探电流元，则 在 所属的回路对该电流元的作用力就是 所受回路L1的作用力L1L215其中：定义： 为载流回路在电流元 处的磁感应强度说明：对应于电场， 应该称为

6、磁场强度，但历史的原因，已有 为磁场强度，故称 为磁感应强度16讨论：（1） 为矢量式，其标量式为 是 与 的夹角（3）由于电流元与运动电荷等效 （2）对于任意载流回路在匀强磁场中所受力为17任意带电体在匀强磁场中所受的力：方向：右手螺旋定则 称为洛伦兹力（4）磁感应强度的单位单位特斯拉(T),NsC-1m-1,Vsm-2,NA-1m-1。18三、磁感应线 磁场中某点磁场方向是确定的，磁感线不会相交。载流导线周围磁感线都是围绕电流的闭合曲线， 没有起点，也没有终点。 磁感应线(magnetic induction line)形象表示磁场分布状况：曲线上每点切线方向与该点磁感应强度B方向一致；在与磁场垂直的单位面积上穿过曲线的条数，与该处B的大小成正比，即疏密程度反映出B的大小。 一簇磁感应线围成的管状区域称为磁感应管。 19 长直电流周围的磁感应线，在垂直于电流的平面内磁感应线是一系列同心圆，圆心在电流与平面的交点上。磁感线和电流满足右手螺旋法则。 圆电流周围的磁感应线，在与圆面正交并过其 直径的平面内，磁感应线是两簇环绕电流的曲线。 20 任意曲面 S 的磁通量(magnetic flux) 定义为， 曲面上任意一点的磁感应强度B与该处面元dS的标积BdS 在整个曲面S上的代数和，即 在国际单位制中，磁通量的单位是Tm2，也称为Wb (韦