大学物理：7-1基本磁现象比萨定律

Magnetic

Field

磁场本章导学1.学会利用毕奥－萨伐尔定律计算电流线的空间磁场分布。2.掌握磁场中的安培环路定理，会应用此定理求解磁场分布。（注意理解和掌握求解磁场分布时，定理的适用条件）3.掌握带电粒子在电场和磁场中的运动时的受力情况。（电场力和磁场力）4.掌握载流导线在磁场中的受力情况，磁场对载流线圈的作用。7.1

磁力与电荷的运动早期的磁现象包括:(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。(3)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北两极，任一磁铁总是两极同时存在。(4)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。基本磁现象1.基本磁现象INS1820年奥斯特磁针上的电碰撞实验奥斯特安培提出分子电流假设:基本磁现象NS磁现象的电本质—运动的电荷产生磁场运动电荷磁场产生作用2.

磁力的本质:磁力是运动电荷之间相互作用力的表现7.2

磁场和磁感应强度MagneticFieldandMagneticFieldVector1.磁场:磁场对运动电荷产生磁力

电场

磁场移动电荷q电荷运动因而:作用于q的力2.磁场力(Lorentz洛仑兹力)：磁场作用于运动电荷的力

（2）在磁场中的p点处存在着一个特定的方向，当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力为零，与电荷本身性质无关;

（1）当运动电荷以同一速率v沿不同方向通过磁场中某点p时，电荷所受磁力的大小是不同的，但磁力的方向却总是与电荷运动方向（）垂直；

（3）在磁场中的p点处，电荷沿与上述特定方向垂直的方向运动时所受到的磁力最大(记为Fm)，并且Fm与qv的比值是与q、v无关的确定值。其中B

为一个矢量，它表示磁场的性质。大小方向磁场力正比于粒子的带电量q和速度v

。3洛仑兹力的基本特点3)正电荷所受到的磁力方向与负电荷所受到的磁力方向相反。2）磁场力的大小和方向取决于粒子的速度及其磁场的大小和方向。vFmaxBBvqqIfIf1>方向:当电荷沿着磁感应强度方向移动,磁场力为零。2>大小:4.B磁感应强度：为小磁针N

极指向

由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个固有的特定方向和确定的比值Fm/(qv)，与试验电荷的性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征，为此，定义一个矢量函数——磁感应强度矢量：Unit:Tesla(特斯拉)

T地球两极磁场:地球赤道磁场:永久磁铁磁场:~1T=104G(gauss)磁力线.磁通量.磁场中的高斯定理为形象描述磁场引入的假想的线1Linesofinduction磁感应线(磁力线)：规定:方向：磁感应强度沿切线方向大小：从N-极或从无穷远发出。进入S-极或到无穷远。形成一个环（回路）(磁单极子不存在)

。B

磁感应线密集处磁感应强度B

大，稀疏的时候磁感应强度B

小。互不相交.2B-线磁感(应)线特点:方向与电流成右手螺旋关系3磁感(应)B线的形状:4>磁通量Magneticflux

：穿过某个曲面的磁感应线的条数。单位:

韦伯(Wb),1Wb=1T·m2

对于曲面上的非均匀磁场，一般采用微元分割法求其磁通量。dSn对所取微元，磁通量：对整个曲面，磁通量：dSn6.磁场叠加原理：5磁场的高斯定理（磁通连续定理）穿过任意封闭曲面的磁通量为零

7-3TheBiot-SavartLaw

毕奥-萨伐尔定律的大小1.TheBiot-SavartLaw毕奥-萨伐尔定律:方向:右手螺旋法则真空磁导率:m0=4p×10-7N/A2电流元产生的磁场电流元在给定点所产生的磁感应强度的大小与Idl成正比，与到电流元的距离平方成反比，与电流元和矢径夹角的正弦成正比。2.Applications:应用毕萨定律解题的方法d.求B的分量Bx

、By;求总场。e.由c.确定电流元的磁场大小b.建立坐标系;a.分割电流元;计算一段载流导体的磁场例1:.一段长为l的载流直导线,通有电流为I,求距

a

处的P

点磁感应强度。

讨论a.无限长载流直导线的磁场：b.半无限长载流直导线的磁场：由NOTE:c.载流直导线延长线上的磁场：解:建立坐标系，电流元在轴线上产生的磁感应强度dB为：例2:一半径为R的载流圆环通有电流I，求圆环轴线上一点的磁感应强度B。由对称性可知，载流圆环的磁场

讨论1.载流圆环环心处x=0;3.载流半圆环环心处2.载流圆弧，圆弧所对圆心角3.运动电荷的磁场电流电荷运动形成磁场激发激发

设电流元，横截面积S，单位体积内有n个定向运动的正电荷,每个电荷电量为q，定向速度为v。

单位时间内通过横截面S的电量即为电流强度I:电流元在P点产生的磁感应强度IIdlP电流元内共有dN个以速度v运动的带电粒子：

每个带电量为q的粒子以速度v通过电流元所在位置时，在P点产生的磁感应强度大小为：

其方向根据右手螺旋法则，垂直、组成的平面。q为正，为的方向；q为负，与的方向相反。