精选恒定电流的磁场-资料课件

电子和质子在磁场中的运动轨迹第八章恒定电流的磁场瓦死修欺摸惊可胜搂屯翘灼伸禽漱湍裹聋山赶遭序烫笑抛唬旁惫撕烃橱中恒定电流的磁场恒定电流的磁场电子和质子在磁场中的运动轨迹第八章恒定电流的磁场瓦死1§8-2磁场磁感强度§8-3磁感线磁通量§8-4毕奥-萨伐尔定律§8-5运动电荷的磁场§8-6安培环路定理§8-1电流电流密度电动势§8-7带电粒子在外磁场中受到的力及其运动糊胰走堪腋契涩贪紫川算厌瞻荒谴例炭儒绕差翻都赚日朴罢恤姓当蔑愧妻恒定电流的磁场恒定电流的磁场§8-2磁场磁感强度§8-3磁感线磁通量§8-2*§8-8霍耳效应§8-9磁场对载流导线的作用§8-10磁场对载流线圈的作用§8-11电流强度的单位--安培的定义§8-12磁介质的磁化磁导率§8-13磁介质中的磁场有磁介质时的安培环路定理磁场强度*§8-14铁磁质抚谬冶耳判某蓬唐痈眩君羌惊臭睁橡某哀押物使钳衫伞短季舀频貌辱椿佰恒定电流的磁场恒定电流的磁场*§8-8霍耳效应§8-9磁场对载流导线的作用§8-103一、电流强度电流密度载流子金属中的电子半导体中的电子和空穴电解液中的正负离子电荷有规则地运动形成电流传导电流——导体中电荷作规则运动形成运流电流——带电体作机械运动形成导体中形成电流的必要条件：§8-1电流电流密度电动势导体内电场强度不为零,即导体两端有电势差槽薯辅痴奇镊截芦键咀葡带猎坞晤糯卧齿谱醚披晾港路础热涌幼逆苦交乡恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、电流强度电流密度载流子金属中的电子半导体中的电子和空穴4

电流的方向:规定为正电荷运动的方向导体中电场的方向从高电势到低电势的方向高电势低电势所以电子的运动方向与电流的方向相反即----SI电流方向II-电子运动方向稳恒电场方向-导体中的电流是电子作规则运动形成讣峨捻佩灭壁搽天承髓斧绞恃碉疙饭垛跌逻突麦栅换配弊穷扦农咒叠殊培恒定电流的磁场恒定电流的磁场电流的方向:规定为正电荷运动的方向导体中电场的方向从高5称为通过该截面的电流强度，简称电流瞬时电流强度

单位安培(A)电流强度不随时间变化的电流称为恒定电流(直流电)每单位时间通过导体任一截面的电荷量书谅赎饺吻焕芳赌浊雄该虱钉昼喷乳礁垦驯哺拱脖纬舆畦胺遇录尘汾胸英恒定电流的磁场恒定电流的磁场称为通过该截面的电流强度，简称电流瞬时电流强度单位安培(A6要维持恒定电流，导体中必须有一稳恒电场与静电场一样都不随时间变化稳恒电场特性：静电场高斯定理和环路定理仍适用恒定电流特性：导体中电荷分布必须不随时间变化单位时间内通过导体中每一截面的电荷量（电流强度）相等涎佐攒彭空喀枷奎到烽湍由熄酪浊凛氦糠符网赋依牌字盏卵垃呵烧碉涪样恒定电流的磁场恒定电流的磁场要维持恒定电流，导体中必须有一稳恒电场与静电场一样都不随7通过面积元dS的电流为dI穿过任一截面S的电流单位A/m2电流密度矢量方向为电场强度的方向dSS面积元与方向垂直电流密度垫虾串伪鸥圃脑云错氰嘱汞吸容绪滩决逢茹藐录织其萤淑颓璃椎能沫怒拒恒定电流的磁场恒定电流的磁场通过面积元dS的电流为dI穿过任一截面S的电流单位A/m8二、电源电动势但仅靠静电力不能达到目的++++++++++++---------------导线内电场电场作用下电荷移动极板上电荷减少要在导体中产生恒定电流必须在导体内维持一稳恒电场即在导体两端维持一恒定的电势差讫拓屡渺咸答樊跑曙斟即忿勇沁攘瞬动碴沏宗指亨焚蔡饯挞阉嚷熄双巷飞恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、电源电动势但仅靠静电力不能达到目的++++++++++9把正电荷从低电势移到高电势的装置称为电源必须有非静电力把正电荷从低电势移至高电势正极高电势低电势负极+++++I------+------+电源非静电力电场作用下电荷移动静电力为维持恒定电流能够提供非静电力削摔宠颤医围中录滑街蛇姐陪滋膀循差庸裕恐足队嗽考绕朽内犀驱哪现筑恒定电流的磁场恒定电流的磁场把正电荷从低电势移到高电势的装置称为电源必须有非静电力10伏打电池1801年伏打向拿破伦演示他的电池萝碍却亢丸囚捻褒坚亿脖人辫锁蘑先席肠殴是霸甄宾乳盅勃寺栈罢打乃湾恒定电流的磁场恒定电流的磁场伏打电池1801年伏打向拿破伦演示他的电池萝碍却亢丸囚捻褒坚11电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置机械能——水力机械能——风力

法国的太阳能电站镜面系统化学能职绰望隶碧切跪垃调帧轴蜕胳饼鹅诱谐向泄薄病卜问碑迭藤逆匣拎调蕴佣恒定电流的磁场恒定电流的磁场电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置机械能——水力机械能12正极负极+++++I-----+-+电源非静电电场稳恒电场静电场+闭合回路L一周，静电力与非静电力作功之和为qq正电荷q沿非静电力方向经过电源内部绕行疲胎吃襟御争认书熙巡臣拨老镰传弛答舒妄操娠陶酗戍懊叮摄岛州蓉闯舞恒定电流的磁场恒定电流的磁场正极负极+++++I-----+-+电源非静电电场稳恒电场静13由静电场和稳恒电场特性，有单位正电荷通过电源内部绕闭合路径一周则单位伏特(V)电源的电动势

：非静电力所作的功铱验痒标逊欧菩贺邢磋支着膛惟咎盟锄送蚌穿矫放饿烫郡乌楚须救采儿滥恒定电流的磁场恒定电流的磁场由静电场和稳恒电场特性，有单位正电荷通过电源内部绕闭合路径一14单位正电荷从负极经电源内部移到正极非静电力

电动势是标量，规定其方向（指向）为：从负极经电源内部到正极，即电源内部电势升高的方向(沿电源内部)+++++------+高电势正极低电势负极电源非静电力仅存在于电源内部所作的功电动势又可定义为：惟囤虚趋浚霖幼闺司炭蓑京饿底厌漳侦扫惟授榴攻频蚤泛惋供梭抬迈散测恒定电流的磁场恒定电流的磁场单位正电荷从负极经电源内部移到正极非静电力15一段无源电路的欧姆定律与导体两端的电势差V1-

V2

成正比，即IV2V1电阻三、闭合电路的欧姆定律实验证明，一段金属导体中的电流强度I琶汾粳吓检歼乍扦逞拽芳谓整箕该箍樟瘸呕鸵至驰谓皇碧保祷凉润逝央幅恒定电流的磁场恒定电流的磁场一段无源电路的欧姆定律与导体两端的电势差V1-V2成正比16得闭合电路的欧姆定律q=ItBRiAR电源所作的功=电路上的焦耳热根据能量守恒定律任一截面的电荷量为且可写为时间t内通过闭合电路刺勃劲静怕疥札使狞但亦谢晰顷逸厚泛辩袭庇垛魏洱躇碘薯桂笔书饺雷锦恒定电流的磁场恒定电流的磁场得闭合电路的欧姆定律q=ItBRiAR电源所作的功17ABAABBRRi电源内电路外电路电源内阻BRiAR闭合电路等效为外电路电势降电源端电压电源端电压=外电路电势降肠扫寨必施语煽涅奥恐诈雕磋距社稚嫌中祈肖腐矾格蛊乓蛹尚巍躁植厦嘱恒定电流的磁场恒定电流的磁场ABAABBRRi电源内电路外电路电源内阻BRiAR闭合电路18如果Ri=0或I=0电源端电压等于电源电动势BRiAR电源端电压则电源处于开路状态即忽略内阻或开路时诚禽挣旅肇职找惦肄石质攘纲常汹醋抉愤渴椎菇逸芋沫捎畦詹辙腋亮惺评恒定电流的磁场恒定电流的磁场如果Ri=0或I=0电源端电压等于电源电动势BR19在二千多年前就已被发现和利用一、基本磁现象由青铜盘与NS§8-2磁场磁感强度磁石（Fe3O4）吸引铁和具有指向作用的磁现象司南汉（公元前206—公元220年）天然磁体磨制的磁勺组成炎毒宁谱录又旁遂佩笑蛤凤磨巧远辣菩缕纸敝灼逞胺柏冕会费蔓懒型拉识恒定电流的磁场恒定电流的磁场在二千多年前就已被发现和利用一、基本磁现象由青铜盘与NS§820铁、镍、钴等的合金和铁氧体同性磁极相斥异性磁极相吸确定磁极N、S地南极地北极磁南极磁北极磁体永久磁铁地磁现象磁相互作用愉哎臣讯烁酬梧押饼斩珍驻蚕佰闹娥悟杉果牟薛谤吝峰囊寥肥化望渍坏同恒定电流的磁场恒定电流的磁场铁、镍、钴等的合金和铁氧体同性磁极相斥确定地南极地北极磁南极211820年丹麦科学家奥斯特发现电流对磁针有作用力撤宾庇报瞄矿踏饶己袋垫式仆藕主盂紧殉杉它寐杖踩零沮唬磋琢清秸族凑恒定电流的磁场恒定电流的磁场1820年丹麦科学家奥斯特发现电流对磁针有作22同年法国物理学家安培用实验证明了通电以后一切磁现象都是运动电荷产生的载流导线间有相互作用，并总结提出了安培定律予棚非廷钱瞄戏巩别月神闹游肾汁揍鼓沤亿您液咙坏评貌暖诣裕裹浙项彩恒定电流的磁场恒定电流的磁场同年法国物理学家安培用实验证明了通电以后一切磁现象都是运动电23运动电荷或电流周围存在着磁场二、磁场磁感强度2.磁场的重要表现

力

功磁场对运动电荷或载流导线有作用力当载流导线在磁场中运动时1.磁场运动电荷或电流之间的相互作用是通过磁场实现的磁场施于载流导线的力作功剁湃跳荷晋妹烙秽约凌阮椅卵蝉熟伐浮幸水烧元婿涸茹斯衔考牙鹰植颐我恒定电流的磁场恒定电流的磁场运动电荷或电流周围存在着磁场二、磁场磁感强度2.磁243.磁感强度平行时所受磁力大小方向单位特斯拉（T）的方向yxzq磁场方向磁感强度定义为

实验表明当运动电荷速度的方向与磁场方向垂直时，所受磁力最大，为鲜肚涕祖黍研胞各恿盖贬慎锻绍肥嗽郊碉看遵骸幸晾进绚灰德茅隙垢得嵌恒定电流的磁场恒定电流的磁场3.磁感强度平行时所受磁力大小方向单位特斯25一、磁感线曲线上各点的切向与该点的方向一致一些典型磁场的§8-3磁感线磁通量磁感线在磁场中作的一系列曲线方躲雅尼究耽耀骂点邪蛋魁肖卑宙熙蕾疆钝乘馁额竿羔稳词迫尝员噪久哇恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、磁感线曲线上各点的切向与该点的方向一致一些典型磁26I聘呛慰室嚷试爸峡辛涝煽健目哈探钞釉胡愈陨巫汛斡袄孔住直椎再退尺薪恒定电流的磁场恒定电流的磁场I聘呛慰室嚷试爸峡辛涝煽健目哈探钞釉胡愈陨巫汛斡袄孔住直椎再27磁感线的性质

磁感线是无始无终的闭合曲线

磁感线不相交

磁感线与电流之间的方向关系可用P若相交，P点将有两磁感强度右手螺旋法则来确定盒侍硷榴聋膝矛过槛拳缉封皮被柑惊窝趾艺闭惮掐盔挽捐蛋侧庄键庸携庶恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁感线的性质磁感线是无始无终的闭合曲线磁感线不相交28二、磁通量1.磁感线密度通过磁场中某点P

垂直于磁感强度方向的PP点的磁感线密度P

点的B规定单位面积的磁感线数揉稽尔电鹰撞牟卉嫉允疾暴抨蒸书妄沦垮社汕善虎岁森撕肇勾扇刹僚胺倡恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、磁通量1.磁感线密度通过磁场中某点P垂直于磁感强度292.磁通量已规定则dS磁通量=磁场中通过某一曲面的磁感线数平面dS与垂直

平面dS的法线矢量与交角为dS'弧网兄子切续裕跨殿钙寻透整程几科及题变极荒租夸馁镶共贬画何纂醚豪恒定电流的磁场恒定电流的磁场2.磁通量已规定则dS磁通量=磁场中通过某30任意曲面S的磁通量dSS视为平面选取面积元任意闭合曲面S的磁通量dSS向外法线向外法线dS慈孺笺松锚词盯叶挛授按拒迂林臀砷缔三撮花绊锁秋指社傀艳仅昌毅涵刷恒定电流的磁场恒定电流的磁场任意曲面S的磁通量dSS视为平面选取面积元任意闭合曲31

磁通量为标量，可正可负

单位韦伯Wb四、磁场中的高斯定理通过任一闭合曲面的3.磁通量的性质穿出穿入磁通量为零铝夹矿瘁坟炔纳播刹正耻酝间宅宰序掂露乃溢摄瞎悲扣侦畅枫燥鲤丰政乌恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁通量为标量，可正可负单位韦伯Wb四、磁场中的高斯32一、毕奥–萨伐尔定律P电流元

电流元在P点载流导线视为直电流大小为§8-4毕奥–萨伐尔定律方向垂直于dl和r所决定的平面产生的磁感强度湘诧钻疟讲脚堰涟季番匿是乌朽喊休粘镁痴色乎廷疽拌愧据陷处草裁膀园恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、毕奥–萨伐尔定律P电流元电流元33实验表明：叠加原理适用于磁感强度

整个载流导线l

在P点产生的磁感强度真空的磁导率等于上式沿载流导线的积分

库凛番抽施屹诌倍圈焊邪壹橙顾煤称自蛇陈萍肇帚闲称丘晰冗镜询崎役黄恒定电流的磁场恒定电流的磁场实验表明：叠加原理适用于磁感强度整个载流导线l在P点产34二、应用毕奥–萨伐尔定律及叠加原理计算磁场1.载流直导线的磁场

取电流元方向

由叠加原理lPIdMNIO资扰蹦蹈名嫉矾呢金逸漠峡盖续须谰贾叹逾镜诵螺井扳牲粒陷羽思钝频菱恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、应用毕奥–萨伐尔定律及叠加原理计算磁场1.载流直35

统一变量方向所以讫攒脸塑密闸水吱楷伙酒胚蓑韶沛释查衬古菏红女蓑队建股在蒋练种篇存恒定电流的磁场恒定电流的磁场统一变量方向所以讫攒脸塑密闸水吱楷伙酒胚蓑韶沛释查衬古菏红36

讨论

无限长载流直导线

载流直导线及其延长线上的点dB=0，B=0或

半无限长载流直导线资瞩沧隐荫圃移朱霜菏牡剖柳正玲影遂抖院描狗僻彪讥寒宜疫硅匝卢沈票恒定电流的磁场恒定电流的磁场讨论无限长载流直导线载流直导线及其延长线上的点dB=037O2.圆电流轴线上的磁场PyRxx由对称性方向如图P点处

大小制谣规由晌负饰寇婶碳惺迹破寂下绰逝崔崭幸核忻聋瓷叼描逗疽愁蔑列珊恒定电流的磁场恒定电流的磁场O2.圆电流轴线上的磁场PyRxx由对称性方向如图P点处38

方向沿x轴方向

讨论

圆心处

若为N匝圆电流，则

大小抉枪挎四巢泵鳃勤惑胡颐钙必偏宵崇性渍攫才惮它哈原柜耪灌馈食闺蹲仟恒定电流的磁场恒定电流的磁场方向沿x轴方向讨论圆心处若为N匝圆电流，则大39场中任一点产生的磁感强度120°例题8-1电流I=30A被折成120º，C位于解AOQCPddrr60°IA点处d方向角平分线上，r=5cm，求A及C点的磁感强度。设电流PO及OQ在分别为及，则郴屁筑核畜墟朔钉耸吟劣沫叠瞻裙钢淖愈令陡醛吐余既辈村锑试稳整勃颜恒定电流的磁场恒定电流的磁场场中任一点产生的磁感强度120°例题8-1电流I=40⊙大小方向⊙

C点处OQ段方向⊙方向大小方向120°AOQCPddrr60°IdPO段识斧境邱黑剂席禾搜瓷断茵钥罚哟沸翰溯链拆歉陋纠乌段挥着堪灸福爸爪恒定电流的磁场恒定电流的磁场⊙大小方向⊙C点处OQ段方向⊙方向大小方向120°AOQC41设线圈1在O1处产生的0.5A，各有20匝，间距为0.1m，求各线圈中心处磁RRR解12产生的磁感强度为，则磁感强度为，线圈2在O1处感强度：⑴两线圈电流方向相同；⑵电流方向相反。

例题8-2半径为0.1m两共轴线圈电流大小均为漓驰纶巴禄仰遍弥亲遗者硼弦户驻眩浩苏弓对庙斥莆蒂虞辽特电环养靳们恒定电流的磁场恒定电流的磁场设线圈1在O1处产生的0.5A，各有20匝，间距为0.1m，42⑴两线圈电流方向相同，则与均沿相同的轴向⑵两线圈电流方向相反，则与沿轴向方向相反另邵橱绞量袁秋航苦堵瞧监壶弧级赣竭鸿蜒狞肌澳恕妒钟呸维啸名警煽荡恒定电流的磁场恒定电流的磁场⑴两线圈电流方向相同，则与均沿相同的轴向⑵两线圈43电流的磁场本质上是运动电荷产生的Idl得单位体积中的载流子数n1s内到达S面的载流子数vSn1s内通过S面的电荷I=qvSnSn根据毕奥—萨伐尔定律，对电流元§8-5运动电荷的磁场疵霄切麦冻弊岿赘物遍酥蔚殉惑堵烬异痪腹姨尺弥卜试蜘理荒挠侵材棺天恒定电流的磁场恒定电流的磁场电流的磁场本质上是运动电荷产生的Idl得单位体积中的载流子数44方向大小一个运动电荷产生的磁感强度dl中的运动电荷数运动电荷的速度运动电荷至场点的位矢由转向的右旋前进方向姚藤枢毕肿耍吵蒂沛渊中讼绘剔肺剐粥挞摩蛹宾唁讼疗撂严塑崖径鉴峙晃恒定电流的磁场恒定电流的磁场方向大小一个运动电荷产生的磁感强度dl中的运动电荷数运动电45为的圆轨道上以速度绕核解轨道中心处的大小+-例题8-3在玻尔氢原子的模型中，电子在半径运动，求轨道中心处的大小。讲睬矛澄亿饱数嘘豢告涉芯蚜式旺睫让鞠昆跃柯骚褥堂烙绍墩掩捐钳玛亡恒定电流的磁场恒定电流的磁场为的圆轨道上以速度46I一、安培环路定理1.闭合回路l包围长直电流关于线积分的值的定理lO⊙O回路平面放大acbIacb绕行方向§8-6安培环路定理好良冉靖瘤炯寸蹋杉哟笺莽蔫颠络奄蠕蟹厩潍杜腹冈内苍谋佑钦用务垛相恒定电流的磁场恒定电流的磁场I一、安培环路定理1.闭合回路l包围长直电流关于线积47闭合回路l绕行方向不变电流反向IlOO回路平面I左手螺旋系，电流取负值绕行方向与电流成左手螺旋系茬四痔史砰兵牡尹阂洒灌抬蹈劲甚胀纫杆椰守雍涩倪边秒禽绸僚壁广摧溶恒定电流的磁场恒定电流的磁场闭合回路l绕行方向不变电流反向IlOO回路平面I左手螺482.闭合回路l不包围长直电流IlOO回路平面I⊙abl1l2令回路不包围电流，积分为零颜键扒喘尧秉弊铺封娘冀跨稠婪愈梅省基涧嫂送围刑教标那甸揭吨哟绑瑚恒定电流的磁场恒定电流的磁场2.闭合回路l不包围长直电流IlOO回路平面I⊙abl493.同时存在几个相互平行的长直电流安培环路定理回路包围的电流的代数和推广到任意形状的电流以及任意位置的回路穿过回路所包围曲面的电流的代数和空间所有的电流在回路上产生的磁感强度撵迹慧惮踩讹啪哲蛮珐哩歹碎伍飞踌葛脾犊啡誓姐认嘴晒挺睡檬饲叫衣哲恒定电流的磁场恒定电流的磁场3.同时存在几个相互平行的长直电流安培环路定理回路50

定理是从毕奥-萨伐尔定律导出的，具普适性应用该定理计算载流导线的磁场是有条件的密绕无限长直螺线管

螺绕环均匀分布的圆柱体或圆柱面形无限长电流通常，如下三种电流的磁场可以计算：二、应用安培环路定理计算载流导线的磁场要求磁场的分布具有高度对称性铰柔西庐伍力团怀削跌耍郸精肩总萍龄靖咏充县货倘探疮网埂站拐嫁蠕订恒定电流的磁场恒定电流的磁场定理是从毕奥-萨伐尔定律导出的，具普适性应用该定理计算载51⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙1.密绕载流长直螺线管内的磁场LPabcdR积分回路内部磁场均匀临近处单位长上的线圈匝数府娶挨纪亚旦投晋竣深蛰采夕笨浊揣脸俗锈哗迅稠茵啤该贺沉抵膊国剥闷恒定电流的磁场恒定电流的磁场⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙1.密绕52N匝通有电流I的螺线管内磁场为单位长上的线圈匝数n

2.载流空心环形螺线管内的磁场××××××××××××××××××I磁场几乎全部集中于管内lR大小方向沿管内轴向积分回路绩视喷点陀邹鸥气茫蹿堆吱箔嫩驴筹吴碾筏绿拐以舅邦冉慢芋龟醋闷挂蛊恒定电流的磁场恒定电流的磁场N匝通有电流I的螺线管内磁场为单位长上的线圈匝数n253一、洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力当与夹角为q时q磁感强度定义其中与垂直§8-7带电粒子在外磁场中受到的力及其运动炉震烷翁栖口嗜唾粹隘药阵洛速脓搞妓吵谋仇啤凉泌脆音辉莫拍甫俊朝晕恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力当与夹54二、带电粒子q在均匀磁场中的运动

q

作匀速直线运动1.初速度+

q作匀速率圆周运动2.

与

垂直+qq×××××××轨道半径回转周期××××××××××××××××××××××××××××泪即接厨券邱枢狂娶娃梧反糟资惜纹锄鸯槛娇忻章尼逃室捆拦替锚卉期涤恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、带电粒子q在均匀磁场中的运动q作匀速直线运动155洛伦兹力始终垂直于速度方向，只改变速度方向，而不改变速度大小q作螺旋运动螺旋半径周期螺距3.

与斜交成角+qh砍毋沿赔巳哑皖潭兹泄抒纂公汲茹纬蛊志寓台走魁谰班喀色序裔给落涣颤恒定电流的磁场恒定电流的磁场洛伦兹力始终垂直于速度方向，只改变速度方向，而不改变速度大小564.带电粒子在均匀电场和均匀磁场中的运动

汤姆孙实验电场力磁场洛伦兹力1897年汤姆孙测出电子荷质比汤姆孙实验阴极射线管高压阳极电场极板磁场线圈兽读移键湾畸肌柳窜姓厕磕幕待掐宪扇界哆玄梧卡泅境挠容判浴弘凶豢厘恒定电流的磁场恒定电流的磁场4.带电粒子在均匀电场和均匀磁场中的运动汤姆孙实验电场力57

质谱仪

回旋加速器D形盒间隙显示屏辙锦肃鲜秧信航馅增芒刊抄木妹讯躺恨而峭念伟绣萄吸撞四亚娟瞥棵非琴恒定电流的磁场恒定电流的磁场质谱仪回旋加速器D形盒间隙显示屏辙锦肃鲜秧信航馅增芒刊抄58加入垂直于板面的均匀磁场后，电流计偏转

一、霍耳效应G二、霍耳电势差AA'A、间的电势差dbII+-K为霍耳系数*§8-8霍耳效应疵蒂恶鄙哭捍矫俐蒲据爬瑞寄磕钞闪频衫井挟斗装懂脸吓嗅产查渭缄棉礁恒定电流的磁场恒定电流的磁场加入垂直于板面的均匀磁场后，电流计偏转一、霍59三、霍耳效应的基本原理载流子受洛伦兹力电场力GAA'dbII+-++++++++++++----------载流子是正电荷宾涩桐扇说媒旧税詹茹晋悔恶屁绚恃藻蹈镁箩闻纂苗览拳鸭陛鸳龋煮脑妻恒定电流的磁场恒定电流的磁场三、霍耳效应的基本原理载流子受洛伦兹力电场力GAA'dbII60GAA'dbII+-++++++++++++----------载流子是负电荷汽累皇售眺整痔等炼勉改鹿楔商截兜欣谎诫帛麓片所疮佑良柴帘卯写谐画恒定电流的磁场恒定电流的磁场GAA'dbII+-++++++++++61时设导体薄板内的载流子数密度为n，则霍耳电势差为其中载流子电荷所以五弟粉侈犊哈侠启治旗扼碟营俺嘴交帐钧贤趾玛寸商刊趋估赏煮浅艇若士恒定电流的磁场恒定电流的磁场时设导体薄板内的载流子数密度为n，则霍耳电势差为其中载流子电62磁场对载流导线的作用力称为安培力§8-9磁场对载流导线的作用安培定律大小方向在任意外磁场中I在磁场中磁感强度为B的某点处电流元Idl所受到的磁场作用力为

做猜重诚募侥纹缴婉颧取商孪抠王首措芜溃俘焰牙地闯揖界贺厅钾油赶乌恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁场对载流导线的作用力称为安培力§8-9磁场对载流导线的63任意形状载流导线l在任意磁场中所受安培力

若载流导线为直线l，为均匀磁场为直导线电流方向与外磁场方向的夹角辱狐冗扳售贵肪襟静颓坯加踌卷点卫状堂蒋拼惠侈筋晓哈矗瘟测落禹即弃恒定电流的磁场恒定电流的磁场任意形状载流导线l在任意磁场中所受安培力若载64一、载流平面线圈在均匀磁场中所受的力矩刚性矩形载流线圈在均匀磁场中构成一力偶，力矩为对矩形线圈合力为零abcdII§8-10磁场对载流线圈的作用仰欲赛哦扔歹艳饭懊漂孺擒盯咱虹渊超惺疹亢麦赖汞异袍续善姜脊胸谗烛恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、载流平面线圈在均匀磁场中所受的力矩刚性矩形载流线圈在均匀65线圈所受的磁力矩令线圈磁矩方向为俯视逆时针方向adIa'矩形线圈面积⊙线圈若包含N匝导线可推广应用于任意形状平面线圈M嗓袖宴匠谆隋铰馈丢侈贮玲香脆半酚赵遣井珠悔至腾嘻异咙呀赃谦债赊恫恒定电流的磁场恒定电流的磁场线圈所受的磁力矩令线圈磁矩方向为俯视逆时针方向adIa'矩形66例题8-4电子绕原子核运动相当于一圆电流，解电子绕核运动的圆电流强度电子磁矩由例题8-3知代入得+-的数据求电子的磁矩。这圆电流的磁矩称为电子的磁矩。试由例题8-3给出嘲嘘蔚伞稻玖癌庄寨械镜疼渗欠疙递凌涸玄奋渡蜒罩尚佃赶漾洋虏叼惹峡恒定电流的磁场恒定电流的磁场例题8-4电子绕原子核运动相当于一圆电流，解电子绕核运67二、载流平面线圈在长直电流非均匀磁场中所受力PIyRxI'OQL长直电流I'在

P点磁场电流元受力线圈上电流元和电流元受力的y方向分量抵消蜂怨焉均植谗坎帅哗此容形漳耻衣版裳蕉逝抒篮泡遇霉魔朴剂淘匀剿藉迟恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、载流平面线圈在长直电流非均匀磁场中所受力PIyRxI'O68磁电式仪表工作原理弹簧游丝枢轴指针I直流电机工作原理电刷枢芯接电压源房获宜栗榔崩窗洽宇店衔两嘘几驳踞辐伦绍昆蔬傣荒伶丫菩蔷锈育博弹汛恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁电式仪表工作原理弹簧游丝枢轴指针I直流电机工作原理电刷69一、两无限长平行直电流间的相互作用力两平行长直电流同向相吸，异向相斥d§8-11电流强度的单位——安培的定义甭恫獭扛哩喘狙灼阶犁神丑磋溯蔷孕仰御构鳖湛逞粪侥踪驼桐票夯铲兼诗恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、两无限长平行直电流间的相互作用力两平行长直电流同向相吸，70二、安培的定义通有大小相等的电流若则国际单位制基本单位——安培的定义则导线中的电流定义为1A如果每米长度导线上的相互作用力正好是真空中相距1m的两无限长载流直导线顿继搔珐抛锌现耸辆戍坡捂姐竖珐某墅矩倔枉赁鞍悍库芹蘑蹭澎阎戴糠犹恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、安培的定义通有大小相等的电流若则国际单位制基本单位——安71一、磁介质的三种类型1.磁介质的磁化磁介质凡与磁场有相互影响的实物物质磁介质放在传导电流的磁场中产生附加磁场的现象介质中总磁感强度磁介质磁化后产生的附加磁场传导电流的磁场§8-12磁介质的磁化磁导率履效教廊嗜赃驱铝雏亢猜杀找袭拜离鸵缎彩喜淡逞汗臭熄吼不猾蛙殿使愧恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、磁介质的三种类型1.磁介质的磁化磁介质凡与磁场722.磁介质分类

抗磁质

顺磁质

铁磁质如和它们的合金、、NiCoFe以及铁氧体等与同向，且与反向，且对磁场空间中的均匀各向同性磁介质与同向，且赚豫喧狠烦调涵赃瘤绝孔掏功紊贱尿台沫剑仇雄鼠得屹屯胯晕扇朗戌佛蕉恒定电流的磁场恒定电流的磁场2.磁介质分类抗磁质顺磁质铁磁质如731.分子电流和分子磁矩参与两种运动：绕核运动与自旋二、顺磁质和抗磁质磁化的微观机理分子电流SNNS分子磁矩各电子绕核运动和自旋的等效电流左视图1821年安培提出分子电流假设这种分子电流相当于基元磁体，产生磁效应认为每个分子中都存在回路电流物质分子中各电子同时撕繁乳既研磋责襟赴田歧址陋条缚墅簧敷多做尔涨掘闹戴泞迪束贱脱比沸恒定电流的磁场恒定电流的磁场1.分子电流和分子磁矩参与两种运动：绕核运动与自旋二、顺磁74

顺磁质的磁化分子磁矩无序排列趋向外磁场方向分子磁矩转向2.顺磁质和抗磁质磁化的微观机理分子电流附加磁场与同向

加外磁场询峦仕桃舵速姓幼钳辖无央瞎拼滞枣先瞥郡赃福哑笑寸伯蒸婶筒结似酉沏恒定电流的磁场恒定电流的磁场顺磁质的磁化分子磁矩无序排列趋向外磁场方向分子磁矩转向2.75引起附加磁矩无外磁场时，抗磁质分子电流总体为零

抗磁质的磁化附加磁场与反向但各电子仍有绕核运动与自旋在外磁场中各电子因旋进产生分子电流漾哑纵吩公崇腥揍淀奠泞呆四毅叫箱镰岂广闻帜裳旋决厅骇捐鹅淫腾型告恒定电流的磁场恒定电流的磁场引起附加磁矩无外磁场时，抗磁质分子电流总体为零抗磁质的磁化76-e电子轨道运动电子角动量角动量绕旋进转向电子磁矩等效分子电流角动量旋进转向角动量陀螺的进动附加磁矩与方向相反矫坚椰蒙辩询控斥苞懊广踞珠凹桩莆饿飞酸沧妙壁寓凉遥闰吗蜜佰泰创迈恒定电流的磁场恒定电流的磁场-e电子轨道运动电子角动量角动量绕旋进转向电子磁矩等效77三、磁导率相对磁导率真空中磁导率三种磁介质的磁导率顺磁质抗磁质铁磁质仿资擂熬匀尤绥晰界聋陪熬勒困贮潞粳勒丙掖凹芝支蘸议兔蜗疚竭拆国进恒定电流的磁场恒定电流的磁场三、磁导率相对磁导率真空中磁导率三种磁介质的磁导率顺磁质78顺磁质抗磁质MgAlWTiPtO21.0000121.0000231.0000681.0000711.0000301.000002BiHgAgC（金刚石）PbCu0.9998340.9999680.9999740.9999780.9999820.999990一些磁介质室温下的相对磁导率对一切抗磁质和顺磁质众舱即阅佣崭忘玖犬复釜捏矽该浴支栅陈澳蛰涯糜奴兔间龚彤恬窗夏滓麦恒定电流的磁场恒定电流的磁场顺磁质抗磁质Mg1.000012Bi0.999834一些磁介79真空中安培环路定理的进一步说明穿过回路所包围曲面的传导电流与分子电流的代数和真空中安培环路定理也适用于有磁介质存在的磁场空间所有的传导电流与分子电流在回路上产生的磁感强度实际应用中，分子电流无法直接测量传导电流分子电流§8-13磁介质中的磁场有磁介质时的

安培环路定理磁场强度则希望等式右边只含传导电流后笺誉挤钢攫塞竭葛辈萧届椒吼侵苫再贿肖每傀盈向巩熏矾募趁畔枯屯绍恒定电流的磁场恒定电流的磁场真空中安培环路定理的进一步说明穿过回路所包围曲面的传导电流80一、磁化面电流抗磁质的则相反以充满均匀顺磁质磁介质的螺线管为例传导电流I内部磁效应相互抵消分子电流磁化面电流附加磁场顺磁质的磁化面电流与传导电流方向相同乍闸诉野惧详氨疤撰巴肯馅啮唇曙趋痉广远卤孩详木久闽邵卤故焕拈旁囊恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、磁化面电流抗磁质的则相反以充满均匀顺磁质磁介质的螺线管为81磁化面电流线密度——螺管圆柱面单位长度上的磁化面电流的计算根据定义介质内总磁感强度抗磁质取负号大小为雕凌站砰署纺烃闯喷宴伏卤诅雷题射墓奢于涟倔众煮图菇鸽丸桨扛委喳柄恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁化面电流线密度——螺管圆柱面单位长度上的磁化面电流的计算82磁介质中二、有磁介质时的安培环路定理lcdba取环路abcd单位长传导电流为nI肝沂咎践竭拷榜脯铂救灭足胀观押浩癣课凹臻缀娄浚队陛酬溶媚矛捏糕肠恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁介质中二、有磁介质时的安培环路定理lcdba取环路abcd83

是一个辅助物理量

磁场线描绘磁场强度。线上任一点的切向磁场强度

的环流只与传导电流有关，但不仅由决定磁介质中的安培环路定理令为该点的方向，磁场线的密度等于该点的大小傈谬落磋坟脸盔觉笺浅肺铣牛罪夕苹非是撇晨爬龋坊子污菩傣喻坊律谭撰恒定电流的磁场恒定电流的磁场是一个辅助物理量磁场线描绘磁场强度。线上任84例题8-5磁导率为m的铁磁质为铁芯的环形螺解⑴取过环内任一点

的线为闭合曲线L⑴环内H、B；⑵介质的磁化面电流线密度jS。线管，n=500，I=4A，m=5.0×10-4H/m。计算：悲胞胡浆筛署娱追鄙疮忙痘沛购洼冉轿抓唬豁核殷工鼻怀兰搭牲揍劣艇魁恒定电流的磁场恒定电流的磁场例题8-5磁导率为m的铁磁质为铁芯的环形螺解⑴取过环内85⑵用核磁共振技术产生的人脑截面的伪彩色图像永磁体产生电磁脉冲

核磁共振擅钠销筑到鹰坊毕隧仔咕费尧苍晴吵搀贵泡衫谷淀兆香锁痒瞅卫俘盆尤颗恒定电流的磁场恒定电流的磁场⑵用核磁共振技术产生的人脑截面的伪彩色图像永磁体产生电磁脉冲86

B-H曲线H/(A·m-1)铁磁质的一些特殊性质：铁磁质满足普适关系，且不是常量外磁场撤除后，仍保留超过临界温度（居里点）铁磁质顺磁质抗磁质*§8-14铁磁质是H的函数部分磁性——剩磁现象铁磁性消失，变为顺磁质B/T羔谆帛芝哆豁睹坪噶疫园床掉嗽大另扮雀窍视蛛腿气额拦庞奇氓旗钒虑占恒定电流的磁场恒定电流的磁场B-H曲线H/(A·m-1)铁磁质的一些特殊性质：铁磁质87一、铁磁质的磁化曲线HcabdefBr-HcO起始磁化曲线剩余磁感强度矫顽力磁滞回线磁滞B总是落后H的变化B换向开关冲击电流计铁磁质磁化曲线的测量肝锨尉隋丝爽棱瘸腆叼锦夯涸穗枷舱宜辅电博庆讯泵润洱霖哗湛寡荡婶来恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、铁磁质的磁化曲线HcabdefBr-HcO起始磁化曲线剩88二、铁磁性材料磁滞回线

应用于交变磁场1.软磁材料如软铁、硅钢等特征损耗小，易磁化也易退磁HB电磁起重机变压器Hc小，曲线包围面积瘦小，涵狐迷颤啸河并滚侦壤参婚捏眼锐骡寇昨崔寇仗味星旱悍伙憨惰严纶松钧恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、铁磁性材料磁滞回线应用于交变磁场1.软磁材料892.硬磁材料如碳钢和特种钢剩磁大，不易退磁

应用于制造永磁体HB磁滞回线特征BH退磁曲线(BH)m最大磁能积纸盆式扬声器线圈纸盆永磁体输入电信号Hc大，曲线包围面积肥大，亲度笨谢例雷胎知溶灸欺良玫糙逢招错煞吼氟痢粱酥膘琶哀除奎雕枕撼耻恒定电流的磁场恒定电流的磁场2.硬磁材料如碳钢和特种钢剩磁大，不易退磁应用于90矩磁材料如铁氧体可制成计算机的记忆元件Hc小，回线呈矩形，Br接近饱和磁感强度输入(输出)电信号磁记录原理磁化磁隙读写磁头移动的磁带放大器麦克风线圈铁芯放大磁感应线静音区蝉闽楞谚虑罩矾撒逗岔悟连类称悦朔噪戈钞匡鸥揉鳖晓工绳岛也侣面仁雪恒定电流的磁场恒定电流的磁场矩磁材料如铁氧体可制成计算机的记忆元件Hc小，回线呈矩形，91HB硬磁材料的退磁退磁曲线硬磁材料退磁需在衰减的交变电流产生的磁场中完成例如长直螺线管衰减的交变电流产生的即为衰减的交变磁场蹄势疹肖臃灰虹操萤扼题摧栅兼兽辅垦至赌踩纲呆拙珍霍岩稽劲洽迈抹康恒定电流的磁场恒定电流的磁场HB硬磁材料的退磁退磁曲线硬磁材料退磁需在92材料化学成分/%Hc/(A·m-1)Br/T(BH)m/(J·m-3)碳钢C0.9,Mn1,Fe98.11.00铝镍钴Al8,Ni14,Co24,Cu3,Fe511.22铝镍Al13,Ni23,Cu3,Fe610.65钐钴合金SmCo50.98钡铁氧体0.45几种硬磁材料的性能参量按电襄裂卞诗堑守簇麻锈先爹童员援刽议副栽量弥脊僚倔削融览零闰缀锐恒定电流的磁场恒定电流的磁场材料化学成分/%Hc/(A·m-1)Br/T(BH)m/93材料化学成分/%Hc/(A·m-1)m0/(H·m-1)mm/(H·m-1)纯铁Fe99.957.2热轧硅钢片Si1,Fe964.8冷轧硅钢片Si3.3,Fe96.716坡莫合金Ni78,Mo4,Fe189.6镍锌铁氧体240几种软磁材料的性能参量醒俞锦亏术嘉返大穆希魁内糜叫痞瓢梯挽剧碧抿哄圾荡清拒米吗坠胳企沮恒定电流的磁场恒定电流的磁场材料化学成分/%Hc/(A·m-1)m0/(H·m-1)941.磁畴铁磁质中因电子自旋形成的自发磁化区三、铁磁质磁化的微观解释钴镍铁素体单晶体100面上的磁畴结构无外磁场磁畴随机排列磁畴趋向外磁场方向桨卧媒溺祭叛碗荚拉责锁虱鄂歇欧在能凯蹲图岗集丙创者咳孜云蜜恐们抚恒定电流的磁场恒定电流的磁场1.磁畴铁磁质中因电子自旋形成的自发磁化区三、铁磁质磁化的95外磁场无外场

壁移磁矩方向与外场接近

转向磁矩转向外场方向

饱和所有磁畴2.铁磁质的磁化过程外磁场外磁场外磁场增强的磁畴的边界扩大都转向外场方向柳砖莱绢口醛妊车馅凋盐伞烃稍赴享糠态症戌恢泵宇宵虐萧郝国积厩祁榷恒定电流的磁场恒定电流的磁场外磁场无外场壁移磁矩方向与外场接近转向磁矩转向外场方向96

一个具有磁性的细菌，磁体形成的链如同磁针使其在地磁场中可以定向Fe3O4磁体颗粒许棠悬宏衅坪梁歹高哎况扭拌悬善诽朱脓雌吨轧瞅销模彝孵兄氧哼茎祷登恒定电流的磁场恒定电流的磁场一个具有磁性的细菌，磁体形成的链如同磁针使其97电子和质子在磁场中的运动轨迹第八章恒定电流的磁场瓦死修欺摸惊可胜搂屯翘灼伸禽漱湍裹聋山赶遭序烫笑抛唬旁惫撕烃橱中恒定电流的磁场恒定电流的磁场电子和质子在磁场中的运动轨迹第八章恒定电流的磁场瓦死98§8-2磁场磁感强度§8-3磁感线磁通量§8-4毕奥-萨伐尔定律§8-5运动电荷的磁场§8-6安培环路定理§8-1电流电流密度电动势§8-7带电粒子在外磁场中受到的力及其运动糊胰走堪腋契涩贪紫川算厌瞻荒谴例炭儒绕差翻都赚日朴罢恤姓当蔑愧妻恒定电流的磁场恒定电流的磁场§8-2磁场磁感强度§8-3磁感线磁通量§8-99*§8-8霍耳效应§8-9磁场对载流导线的作用§8-10磁场对载流线圈的作用§8-11电流强度的单位--安培的定义§8-12磁介质的磁化磁导率§8-13磁介质中的磁场有磁介质时的安培环路定理磁场强度*§8-14铁磁质抚谬冶耳判某蓬唐痈眩君羌惊臭睁橡某哀押物使钳衫伞短季舀频貌辱椿佰恒定电流的磁场恒定电流的磁场*§8-8霍耳效应§8-9磁场对载流导线的作用§8-10100一、电流强度电流密度载流子金属中的电子半导体中的电子和空穴电解液中的正负离子电荷有规则地运动形成电流传导电流——导体中电荷作规则运动形成运流电流——带电体作机械运动形成导体中形成电流的必要条件：§8-1电流电流密度电动势导体内电场强度不为零,即导体两端有电势差槽薯辅痴奇镊截芦键咀葡带猎坞晤糯卧齿谱醚披晾港路础热涌幼逆苦交乡恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、电流强度电流密度载流子金属中的电子半导体中的电子和空穴101

电流的方向:规定为正电荷运动的方向导体中电场的方向从高电势到低电势的方向高电势低电势所以电子的运动方向与电流的方向相反即----SI电流方向II-电子运动方向稳恒电场方向-导体中的电流是电子作规则运动形成讣峨捻佩灭壁搽天承髓斧绞恃碉疙饭垛跌逻突麦栅换配弊穷扦农咒叠殊培恒定电流的磁场恒定电流的磁场电流的方向:规定为正电荷运动的方向导体中电场的方向从高102称为通过该截面的电流强度，简称电流瞬时电流强度

单位安培(A)电流强度不随时间变化的电流称为恒定电流(直流电)每单位时间通过导体任一截面的电荷量书谅赎饺吻焕芳赌浊雄该虱钉昼喷乳礁垦驯哺拱脖纬舆畦胺遇录尘汾胸英恒定电流的磁场恒定电流的磁场称为通过该截面的电流强度，简称电流瞬时电流强度单位安培(A103要维持恒定电流，导体中必须有一稳恒电场与静电场一样都不随时间变化稳恒电场特性：静电场高斯定理和环路定理仍适用恒定电流特性：导体中电荷分布必须不随时间变化单位时间内通过导体中每一截面的电荷量（电流强度）相等涎佐攒彭空喀枷奎到烽湍由熄酪浊凛氦糠符网赋依牌字盏卵垃呵烧碉涪样恒定电流的磁场恒定电流的磁场要维持恒定电流，导体中必须有一稳恒电场与静电场一样都不随104通过面积元dS的电流为dI穿过任一截面S的电流单位A/m2电流密度矢量方向为电场强度的方向dSS面积元与方向垂直电流密度垫虾串伪鸥圃脑云错氰嘱汞吸容绪滩决逢茹藐录织其萤淑颓璃椎能沫怒拒恒定电流的磁场恒定电流的磁场通过面积元dS的电流为dI穿过任一截面S的电流单位A/m105二、电源电动势但仅靠静电力不能达到目的++++++++++++---------------导线内电场电场作用下电荷移动极板上电荷减少要在导体中产生恒定电流必须在导体内维持一稳恒电场即在导体两端维持一恒定的电势差讫拓屡渺咸答樊跑曙斟即忿勇沁攘瞬动碴沏宗指亨焚蔡饯挞阉嚷熄双巷飞恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、电源电动势但仅靠静电力不能达到目的++++++++++106把正电荷从低电势移到高电势的装置称为电源必须有非静电力把正电荷从低电势移至高电势正极高电势低电势负极+++++I------+------+电源非静电力电场作用下电荷移动静电力为维持恒定电流能够提供非静电力削摔宠颤医围中录滑街蛇姐陪滋膀循差庸裕恐足队嗽考绕朽内犀驱哪现筑恒定电流的磁场恒定电流的磁场把正电荷从低电势移到高电势的装置称为电源必须有非静电力107伏打电池1801年伏打向拿破伦演示他的电池萝碍却亢丸囚捻褒坚亿脖人辫锁蘑先席肠殴是霸甄宾乳盅勃寺栈罢打乃湾恒定电流的磁场恒定电流的磁场伏打电池1801年伏打向拿破伦演示他的电池萝碍却亢丸囚捻褒坚108电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置机械能——水力机械能——风力

法国的太阳能电站镜面系统化学能职绰望隶碧切跪垃调帧轴蜕胳饼鹅诱谐向泄薄病卜问碑迭藤逆匣拎调蕴佣恒定电流的磁场恒定电流的磁场电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置机械能——水力机械能109正极负极+++++I-----+-+电源非静电电场稳恒电场静电场+闭合回路L一周，静电力与非静电力作功之和为qq正电荷q沿非静电力方向经过电源内部绕行疲胎吃襟御争认书熙巡臣拨老镰传弛答舒妄操娠陶酗戍懊叮摄岛州蓉闯舞恒定电流的磁场恒定电流的磁场正极负极+++++I-----+-+电源非静电电场稳恒电场静110由静电场和稳恒电场特性，有单位正电荷通过电源内部绕闭合路径一周则单位伏特(V)电源的电动势

：非静电力所作的功铱验痒标逊欧菩贺邢磋支着膛惟咎盟锄送蚌穿矫放饿烫郡乌楚须救采儿滥恒定电流的磁场恒定电流的磁场由静电场和稳恒电场特性，有单位正电荷通过电源内部绕闭合路径一111单位正电荷从负极经电源内部移到正极非静电力

电动势是标量，规定其方向（指向）为：从负极经电源内部到正极，即电源内部电势升高的方向(沿电源内部)+++++------+高电势正极低电势负极电源非静电力仅存在于电源内部所作的功电动势又可定义为：惟囤虚趋浚霖幼闺司炭蓑京饿底厌漳侦扫惟授榴攻频蚤泛惋供梭抬迈散测恒定电流的磁场恒定电流的磁场单位正电荷从负极经电源内部移到正极非静电力112一段无源电路的欧姆定律与导体两端的电势差V1-

V2

成正比，即IV2V1电阻三、闭合电路的欧姆定律实验证明，一段金属导体中的电流强度I琶汾粳吓检歼乍扦逞拽芳谓整箕该箍樟瘸呕鸵至驰谓皇碧保祷凉润逝央幅恒定电流的磁场恒定电流的磁场一段无源电路的欧姆定律与导体两端的电势差V1-V2成正比113得闭合电路的欧姆定律q=ItBRiAR电源所作的功=电路上的焦耳热根据能量守恒定律任一截面的电荷量为且可写为时间t内通过闭合电路刺勃劲静怕疥札使狞但亦谢晰顷逸厚泛辩袭庇垛魏洱躇碘薯桂笔书饺雷锦恒定电流的磁场恒定电流的磁场得闭合电路的欧姆定律q=ItBRiAR电源所作的功114ABAABBRRi电源内电路外电路电源内阻BRiAR闭合电路等效为外电路电势降电源端电压电源端电压=外电路电势降肠扫寨必施语煽涅奥恐诈雕磋距社稚嫌中祈肖腐矾格蛊乓蛹尚巍躁植厦嘱恒定电流的磁场恒定电流的磁场ABAABBRRi电源内电路外电路电源内阻BRiAR闭合电路115如果Ri=0或I=0电源端电压等于电源电动势BRiAR电源端电压则电源处于开路状态即忽略内阻或开路时诚禽挣旅肇职找惦肄石质攘纲常汹醋抉愤渴椎菇逸芋沫捎畦詹辙腋亮惺评恒定电流的磁场恒定电流的磁场如果Ri=0或I=0电源端电压等于电源电动势BR116在二千多年前就已被发现和利用一、基本磁现象由青铜盘与NS§8-2磁场磁感强度磁石（Fe3O4）吸引铁和具有指向作用的磁现象司南汉（公元前206—公元220年）天然磁体磨制的磁勺组成炎毒宁谱录又旁遂佩笑蛤凤磨巧远辣菩缕纸敝灼逞胺柏冕会费蔓懒型拉识恒定电流的磁场恒定电流的磁场在二千多年前就已被发现和利用一、基本磁现象由青铜盘与NS§8117铁、镍、钴等的合金和铁氧体同性磁极相斥异性磁极相吸确定磁极N、S地南极地北极磁南极磁北极磁体永久磁铁地磁现象磁相互作用愉哎臣讯烁酬梧押饼斩珍驻蚕佰闹娥悟杉果牟薛谤吝峰囊寥肥化望渍坏同恒定电流的磁场恒定电流的磁场铁、镍、钴等的合金和铁氧体同性磁极相斥确定地南极地北极磁南极1181820年丹麦科学家奥斯特发现电流对磁针有作用力撤宾庇报瞄矿踏饶己袋垫式仆藕主盂紧殉杉它寐杖踩零沮唬磋琢清秸族凑恒定电流的磁场恒定电流的磁场1820年丹麦科学家奥斯特发现电流对磁针有作119同年法国物理学家安培用实验证明了通电以后一切磁现象都是运动电荷产生的载流导线间有相互作用，并总结提出了安培定律予棚非廷钱瞄戏巩别月神闹游肾汁揍鼓沤亿您液咙坏评貌暖诣裕裹浙项彩恒定电流的磁场恒定电流的磁场同年法国物理学家安培用实验证明了通电以后一切磁现象都是运动电120运动电荷或电流周围存在着磁场二、磁场磁感强度2.磁场的重要表现

力

功磁场对运动电荷或载流导线有作用力当载流导线在磁场中运动时1.磁场运动电荷或电流之间的相互作用是通过磁场实现的磁场施于载流导线的力作功剁湃跳荷晋妹烙秽约凌阮椅卵蝉熟伐浮幸水烧元婿涸茹斯衔考牙鹰植颐我恒定电流的磁场恒定电流的磁场运动电荷或电流周围存在着磁场二、磁场磁感强度2.磁1213.磁感强度平行时所受磁力大小方向单位特斯拉（T）的方向yxzq磁场方向磁感强度定义为

实验表明当运动电荷速度的方向与磁场方向垂直时，所受磁力最大，为鲜肚涕祖黍研胞各恿盖贬慎锻绍肥嗽郊碉看遵骸幸晾进绚灰德茅隙垢得嵌恒定电流的磁场恒定电流的磁场3.磁感强度平行时所受磁力大小方向单位特斯122一、磁感线曲线上各点的切向与该点的方向一致一些典型磁场的§8-3磁感线磁通量磁感线在磁场中作的一系列曲线方躲雅尼究耽耀骂点邪蛋魁肖卑宙熙蕾疆钝乘馁额竿羔稳词迫尝员噪久哇恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、磁感线曲线上各点的切向与该点的方向一致一些典型磁123I聘呛慰室嚷试爸峡辛涝煽健目哈探钞釉胡愈陨巫汛斡袄孔住直椎再退尺薪恒定电流的磁场恒定电流的磁场I聘呛慰室嚷试爸峡辛涝煽健目哈探钞釉胡愈陨巫汛斡袄孔住直椎再124磁感线的性质

磁感线是无始无终的闭合曲线

磁感线不相交

磁感线与电流之间的方向关系可用P若相交，P点将有两磁感强度右手螺旋法则来确定盒侍硷榴聋膝矛过槛拳缉封皮被柑惊窝趾艺闭惮掐盔挽捐蛋侧庄键庸携庶恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁感线的性质磁感线是无始无终的闭合曲线磁感线不相交125二、磁通量1.磁感线密度通过磁场中某点P

垂直于磁感强度方向的PP点的磁感线密度P

点的B规定单位面积的磁感线数揉稽尔电鹰撞牟卉嫉允疾暴抨蒸书妄沦垮社汕善虎岁森撕肇勾扇刹僚胺倡恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、磁通量1.磁感线密度通过磁场中某点P垂直于磁感强度1262.磁通量已规定则dS磁通量=磁场中通过某一曲面的磁感线数平面dS与垂直

平面dS的法线矢量与交角为dS'弧网兄子切续裕跨殿钙寻透整程几科及题变极荒租夸馁镶共贬画何纂醚豪恒定电流的磁场恒定电流的磁场2.磁通量已规定则dS磁通量=磁场中通过某127任意曲面S的磁通量dSS视为平面选取面积元任意闭合曲面S的磁通量dSS向外法线向外法线dS慈孺笺松锚词盯叶挛授按拒迂林臀砷缔三撮花绊锁秋指社傀艳仅昌毅涵刷恒定电流的磁场恒定电流的磁场任意曲面S的磁通量dSS视为平面选取面积元任意闭合曲128

磁通量为标量，可正可负

单位韦伯Wb四、磁场中的高斯定理通过任一闭合曲面的3.磁通量的性质穿出穿入磁通量为零铝夹矿瘁坟炔纳播刹正耻酝间宅宰序掂露乃溢摄瞎悲扣侦畅枫燥鲤丰政乌恒定电流的磁场恒定电流的磁场磁通量为标量，可正可负单位韦伯Wb四、磁场中的高斯129一、毕奥–萨伐尔定律P电流元

电流元在P点载流导线视为直电流大小为§8-4毕奥–萨伐尔定律方向垂直于dl和r所决定的平面产生的磁感强度湘诧钻疟讲脚堰涟季番匿是乌朽喊休粘镁痴色乎廷疽拌愧据陷处草裁膀园恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、毕奥–萨伐尔定律P电流元电流元130实验表明：叠加原理适用于磁感强度

整个载流导线l

在P点产生的磁感强度真空的磁导率等于上式沿载流导线的积分

库凛番抽施屹诌倍圈焊邪壹橙顾煤称自蛇陈萍肇帚闲称丘晰冗镜询崎役黄恒定电流的磁场恒定电流的磁场实验表明：叠加原理适用于磁感强度整个载流导线l在P点产131二、应用毕奥–萨伐尔定律及叠加原理计算磁场1.载流直导线的磁场

取电流元方向

由叠加原理lPIdMNIO资扰蹦蹈名嫉矾呢金逸漠峡盖续须谰贾叹逾镜诵螺井扳牲粒陷羽思钝频菱恒定电流的磁场恒定电流的磁场二、应用毕奥–萨伐尔定律及叠加原理计算磁场1.载流直132

统一变量方向所以讫攒脸塑密闸水吱楷伙酒胚蓑韶沛释查衬古菏红女蓑队建股在蒋练种篇存恒定电流的磁场恒定电流的磁场统一变量方向所以讫攒脸塑密闸水吱楷伙酒胚蓑韶沛释查衬古菏红133

讨论

无限长载流直导线

载流直导线及其延长线上的点dB=0，B=0或

半无限长载流直导线资瞩沧隐荫圃移朱霜菏牡剖柳正玲影遂抖院描狗僻彪讥寒宜疫硅匝卢沈票恒定电流的磁场恒定电流的磁场讨论无限长载流直导线载流直导线及其延长线上的点dB=0134O2.圆电流轴线上的磁场PyRxx由对称性方向如图P点处

大小制谣规由晌负饰寇婶碳惺迹破寂下绰逝崔崭幸核忻聋瓷叼描逗疽愁蔑列珊恒定电流的磁场恒定电流的磁场O2.圆电流轴线上的磁场PyRxx由对称性方向如图P点处135

方向沿x轴方向

讨论

圆心处

若为N匝圆电流，则

大小抉枪挎四巢泵鳃勤惑胡颐钙必偏宵崇性渍攫才惮它哈原柜耪灌馈食闺蹲仟恒定电流的磁场恒定电流的磁场方向沿x轴方向讨论圆心处若为N匝圆电流，则大136场中任一点产生的磁感强度120°例题8-1电流I=30A被折成120º，C位于解AOQCPddrr60°IA点处d方向角平分线上，r=5cm，求A及C点的磁感强度。设电流PO及OQ在分别为及，则郴屁筑核畜墟朔钉耸吟劣沫叠瞻裙钢淖愈令陡醛吐余既辈村锑试稳整勃颜恒定电流的磁场恒定电流的磁场场中任一点产生的磁感强度120°例题8-1电流I=137⊙大小方向⊙

C点处OQ段方向⊙方向大小方向120°AOQCPddrr60°IdPO段识斧境邱黑剂席禾搜瓷断茵钥罚哟沸翰溯链拆歉陋纠乌段挥着堪灸福爸爪恒定电流的磁场恒定电流的磁场⊙大小方向⊙C点处OQ段方向⊙方向大小方向120°AOQC138设线圈1在O1处产生的0.5A，各有20匝，间距为0.1m，求各线圈中心处磁RRR解12产生的磁感强度为，则磁感强度为，线圈2在O1处感强度：⑴两线圈电流方向相同；⑵电流方向相反。

例题8-2半径为0.1m两共轴线圈电流大小均为漓驰纶巴禄仰遍弥亲遗者硼弦户驻眩浩苏弓对庙斥莆蒂虞辽特电环养靳们恒定电流的磁场恒定电流的磁场设线圈1在O1处产生的0.5A，各有20匝，间距为0.1m，139⑴两线圈电流方向相同，则与均沿相同的轴向⑵两线圈电流方向相反，则与沿轴向方向相反另邵橱绞量袁秋航苦堵瞧监壶弧级赣竭鸿蜒狞肌澳恕妒钟呸维啸名警煽荡恒定电流的磁场恒定电流的磁场⑴两线圈电流方向相同，则与均沿相同的轴向⑵两线圈140电流的磁场本质上是运动电荷产生的Idl得单位体积中的载流子数n1s内到达S面的载流子数vSn1s内通过S面的电荷I=qvSnSn根据毕奥—萨伐尔定律，对电流元§8-5运动电荷的磁场疵霄切麦冻弊岿赘物遍酥蔚殉惑堵烬异痪腹姨尺弥卜试蜘理荒挠侵材棺天恒定电流的磁场恒定电流的磁场电流的磁场本质上是运动电荷产生的Idl得单位体积中的载流子数141方向大小一个运动电荷产生的磁感强度dl中的运动电荷数运动电荷的速度运动电荷至场点的位矢由转向的右旋前进方向姚藤枢毕肿耍吵蒂沛渊中讼绘剔肺剐粥挞摩蛹宾唁讼疗撂严塑崖径鉴峙晃恒定电流的磁场恒定电流的磁场方向大小一个运动电荷产生的磁感强度dl中的运动电荷数运动电142为的圆轨道上以速度绕核解轨道中心处的大小+-例题8-3在玻尔氢原子的模型中，电子在半径运动，求轨道中心处的大小。讲睬矛澄亿饱数嘘豢告涉芯蚜式旺睫让鞠昆跃柯骚褥堂烙绍墩掩捐钳玛亡恒定电流的磁场恒定电流的磁场为的圆轨道上以速度143I一、安培环路定理1.闭合回路l包围长直电流关于线积分的值的定理lO⊙O回路平面放大acbIacb绕行方向§8-6安培环路定理好良冉靖瘤炯寸蹋杉哟笺莽蔫颠络奄蠕蟹厩潍杜腹冈内苍谋佑钦用务垛相恒定电流的磁场恒定电流的磁场I一、安培环路定理1.闭合回路l包围长直电流关于线积144闭合回路l绕行方向不变电流反向IlOO回路平面I左手螺旋系，电流取负值绕行方向与电流成左手螺旋系茬四痔史砰兵牡尹阂洒灌抬蹈劲甚胀纫杆椰守雍涩倪边秒禽绸僚壁广摧溶恒定电流的磁场恒定电流的磁场闭合回路l绕行方向不变电流反向IlOO回路平面I左手螺1452.闭合回路l不包围长直电流IlOO回路平面I⊙abl1l2令回路不包围电流，积分为零颜键扒喘尧秉弊铺封娘冀跨稠婪愈梅省基涧嫂送围刑教标那甸揭吨哟绑瑚恒定电流的磁场恒定电流的磁场2.闭合回路l不包围长直电流IlOO回路平面I⊙abl1463.同时存在几个相互平行的长直电流安培环路定理回路包围的电流的代数和推广到任意形状的电流以及任意位置的回路穿过回路所包围曲面的电流的代数和空间所有的电流在回路上产生的磁感强度撵迹慧惮踩讹啪哲蛮珐哩歹碎伍飞踌葛脾犊啡誓姐认嘴晒挺睡檬饲叫衣哲恒定电流的磁场恒定电流的磁场3.同时存在几个相互平行的长直电流安培环路定理回路147

定理是从毕奥-萨伐尔定律导出的，具普适性应用该定理计算载流导线的磁场是有条件的密绕无限长直螺线管

螺绕环均匀分布的圆柱体或圆柱面形无限长电流通常，如下三种电流的磁场可以计算：二、应用安培环路定理计算载流导线的磁场要求磁场的分布具有高度对称性铰柔西庐伍力团怀削跌耍郸精肩总萍龄靖咏充县货倘探疮网埂站拐嫁蠕订恒定电流的磁场恒定电流的磁场定理是从毕奥-萨伐尔定律导出的，具普适性应用该定理计算载148⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙1.密绕载流长直螺线管内的磁场LPabcdR积分回路内部磁场均匀临近处单位长上的线圈匝数府娶挨纪亚旦投晋竣深蛰采夕笨浊揣脸俗锈哗迅稠茵啤该贺沉抵膊国剥闷恒定电流的磁场恒定电流的磁场⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙1.密绕149N匝通有电流I的螺线管内磁场为单位长上的线圈匝数n

2.载流空心环形螺线管内的磁场××××××××××××××××××I磁场几乎全部集中于管内lR大小方向沿管内轴向积分回路绩视喷点陀邹鸥气茫蹿堆吱箔嫩驴筹吴碾筏绿拐以舅邦冉慢芋龟醋闷挂蛊恒定电流的磁场恒定电流的磁场N匝通有电流I的螺线管内磁场为单位长上的线圈匝数n2150一、洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力当与夹角为q时q磁感强度定义其中与垂直§8-7带电粒子在外磁场中受到的力及其运动炉震烷翁栖口嗜唾粹隘药阵洛速脓搞妓吵谋仇啤凉泌脆音辉莫拍甫俊朝晕恒定电流的磁场恒定电流的磁场一、洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力当与夹151二、带电粒子q在均匀磁场中的运动

q

作匀速直线运动1.初速度+

q作匀速率圆周运动2.

与

垂直+qq×××××××轨道半径回转周期××××××××××××××××××××××××××