电流和磁力精品课件

1、第1页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五大小：单位时间通过导体某一横截面的电量。方向：正电荷运动的方向电流是有方向的标量。单位：安培（A）。14-1 电流和电流密度电流强度电流强度 第2页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五几种典型的电流分布粗细均匀的金属导体半球形接地电极附近的电流粗细不均匀的金属导线第3页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五电阻法勘探矿藏时的电流同轴电缆中的漏电流几种典型的电流分布 电流只能反映整个截面的电流通量（电荷流量），不能反映导体中每一点的电流情况。第4页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五1

2、). 定义: 某点的电流密度 （矢量） 方向：该点正电荷定向运动的方向。 即该点电场强度的方向。 大小：单位时间内通过垂直于该点正电荷 运动方向 的单位面积上的电量。电流密度 第5页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五讨论：3. 金属内部有： 无电场时，v = 0，无电流。载流子作无规则热运动。有外场时，载流子以 v 定向运动。 v：载流子的漂移速度（自由电子的平均速度），叠加在热运动速度上。1. 为电流密度 ，反映了导体内每一点的电流情况。2. 为矢量 。单位：A/m2 e为负值， 与 相反。第6页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五2）电流密度和电流强度

3、的关系 (a) 通过面元dS的电流强度电流线dSdSnJ第7页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五JdSS电流强度是通过某一面积的电流密度的通量。任取小面元通过小面元的电流强度通过任一面积S的电流强度(b)通过电流场中任一面积 S 的电流强度第8页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五3） 电流连续性方程即 上式是电荷守恒定律的数学表述，又称 电流连续性方程。 在有电荷流动的导体内任取一闭合曲面S。 根据电荷守恒，它应等于dt时间内S内电荷量的减少。单位时间内通过S向外净流出的电荷量应等于第9页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五欧姆定律和恒

4、定电流部分自学。理论上可以证明电流密度和电场强度的关系为第10页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五 磁针和磁针的相互作用 磁力是运动电荷之间相互作用的体现。 载流导线与载流导线的相互作用 在磁铁附近的载流导线受到磁力的作用 （图14.7） 载流导线与磁针的相互作用INSNSNS14-3 磁力和电荷的运动第11页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五磁现象如何解释？物质磁性的本质是什么？结论： 运动的电荷产生磁力 1822年, 安培提出分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流分子电流, 相当于一个基元磁铁。物质表现出的磁性，就是分子电流趋于沿同一方向排列的

5、结果。 近代原子结构理论表明, 电子绕原子核旋转, 且还有自旋, 这些运动形成分子环流, 这就是物质磁性的基本来源。第12页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五 14-4 磁场与磁感应强度一 磁场电流通过各自激发的磁场相互作用。运动的电荷除激发电场外，还激发磁场。与 运动速度无关，为电场力。是与磁场有关的物理量。第13页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五二 磁感应强度矢量被称为磁感应强度，反映磁场性质，只与激发磁场的电流（运动电荷）性质有关。洛仑兹力公式 运动电荷在空间所受的合力为电场力与磁场力的矢量和。其中磁场力又称洛仑兹力。1 洛仑兹公式2 磁感应强度

6、的确定大小：方向：q0不受磁力时的运动方向。第14页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五3 单位特斯拉，T。产生磁场的源：电流或运动电荷。1 磁感应线：定义：曲线上每一点的切线方向都与该点磁感应强度方向相同。工程常用高斯，Gs。三 磁场迭加原理磁场迭加原理：空间有若干个磁场源时，其总磁场为这些磁场源各自单独存在时产生磁场的矢量和。四 磁通量第15页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五磁感应线性质：（1）磁感应线无头无尾，永远闭合。（2）磁感应线密度与磁感应强度成正比。 2 磁通量 单位：韦伯，Wb。长直导线圆电流螺线管第16页，共28页，2022年，5月20

7、日，6点14分，星期五五 磁场中的高斯定理 根据磁感应线无头无尾、永远闭合的性质，得：磁场中的高斯定理，也叫磁通连续定理磁荷不存在！磁场是无源场。第17页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五 六 电磁场的对比无源场，磁荷不存在。电场磁场有源场，电荷为源。保守场、发散场。非保守场、涡旋场。第18页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五14-5 带电粒子在磁场中的运动回顾：中学情况：在匀强磁场中特殊性：磁场匀强且提供向心力，有：第19页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五周期：周期与速度、半径无关 -回旋加速器原理。 不受磁场影响，粒子运动为：平

8、行磁场的匀速直线运动与垂直磁场的匀速率圆周的合成 ：-螺旋运动。螺距：第20页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五图示：磁聚焦：发散角不太大的粒子束，速度水平分量几乎相等，具有相同的螺距，从一点射入磁场后，经过每个周期都将会聚在同一点。（P412图）螺距完全取决于水平速度分量。第21页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五14-7 载流导线所受磁力和磁力矩一 安培力安培力公式 为电流元 -理想模型。电流密度 的方向与 方向相同，有：第22页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五例题：求匀强磁场中弯曲载流导线的受力。由于B为常数，有：所有 的矢量

9、和，等于弯曲导线从a到b的直线段第23页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五线圈平面与磁场夹角为 ，da：bc：F1、F2大小相等，方向相反，在同一直线上。ab：F3cd：F4通电线圈在磁场中转动二 磁力矩第24页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五da：bc：F1、 F2 大小相等，方向相反，在同一直线上。a b：c d：F3、 F4 大小相等，方向相反，不在同一直线上。力矩作用，线圈转动。ab：F3cd：F4第25页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五ab：cd：求力矩 MF4F3线圈面积定义磁矩：其矢量式：第26页，共28页，2022年，5月20日，6点14分，星期五综上所述：平面载流线圈在均匀磁场中受的力矩：磁矩方向与电流方向成右手螺旋关系载流线圈的磁矩* 在非均匀磁场中，载流线圈除受到磁力矩外，还