高二物理竞赛磁感应强度课件

7-3磁场磁感应强度在运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质。1、概念磁场对磁体、运动电荷或载流导线有磁场力的作用；载流导线在磁场中运动时，磁场力要作功——磁场具有能量。2、磁场的特性一、磁场运动电荷磁铁电流电流运动电荷磁铁磁场二、磁感应强度1、引入需要一个既具有大小又有方向的物理量来定量描述磁场。2、实验：运动电荷在磁场中的受力情况–+Fmv3

带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.

实验发现，带电粒子在磁场中沿某一特定方向运动时不受力，此方向与电荷无关.++实验结果：

带电粒子在磁场中沿其他方向运动时，垂直于与特定直线所组成的平面.

当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.大小与无关

的方向:

的大小:

正电荷垂直于特定直线运动时，受力与电荷速度的叉积方向：当电荷沿此方向或其反方向运动时所受的磁场力为零。磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax/qv

反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征定义矢量函数B，规定:3、磁感应强度的定义+单位：特斯拉运动电荷在磁场中受力+qBvFm7－4毕奥－萨伐尔定律一、毕奥－萨伐尔定律1、引入dq→dE→EIdl→dB→B2、内容电流元Idl在空间P点产生的磁场B为：称为真空磁导率毕奥－萨伐尔根据电流磁作用的实验结果分析得出，电流元产生磁场的规律称为毕奥－萨伐尔定律。P*3、叠加原理任一电流产生的磁场4、说明该定律是在实验的基础上抽象出来的，不能由实验直接证明，但是由该定律出发得出的一些结果，却能很好地与实验符合。电流元Idl

的方向即为电流的方向；dB的方向由Idl

确定，即用右手螺旋法则确定；毕奥－萨伐尔定律是求解电流磁场的基本公式，利用该定律，原则上可以求解任何稳恒载流导线产生的磁感应强度。12345678例判断下列各点磁感强度的方向和大小.+++1、5点：3、7点：2、4、6、8点：解题步骤1.选取合适的电流元——根据已知电流的分布与待求场点的位置；2.写出电流元产生的磁感应强度——根据毕奥－萨伐尔定律；3.选取合适的坐标系——要根据电流的分布与磁场分布的特点来选取坐标系，其目的是要使数学运算简单；4.计算磁感应强度的分布——叠加原理；一般说来，需要将磁感应强度的矢量积分变为标量积分，并选取合适的积分变量，来统一积分变量。二、毕奥－萨伐尔定律应用举例PCD*

例1

载流长直导线的磁场.解

方向均沿x轴的负方向

的方向沿x

轴的负方向.无限长载流长直导线的磁场.PCD+IB

电流与磁感强度成右螺旋关系半无限长载流长直导线的磁场

无限长载流长直导线的磁场*PIBXI

真空中,半径为R的载流导线,通有电流I,称圆电流.求其轴线上一点

p

的磁感强度的方向和大小.解根据对称性分析例2圆形载流导线的磁场.p*Bd成对抵消Bp*

3）4）2）

的方向不变(

和

成右螺旋关系）1）若线圈有匝讨论*oI（5）*

Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）xISIS

说明：只有当圆形电流的面积S很小，或场点距圆电流很远时，才能把圆电流叫做磁偶极子.

例2中圆电流磁感强度公式也可写成三磁偶极矩++++++++++++pR++*例3

载流直螺线管的磁场

如图所示，有一长为l,半径为R的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有电流I.设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度.解由圆形电流磁场公式oop+++++++++++++++

讨论（1）P点位于管内轴线中点若(2)无限长的螺线管

（3）半无限长螺线管或由代入xBO+毕—

萨定律运动电荷的磁场实用条件+S四运动电荷的磁场解法一圆电流的磁场向外

例4

半径为的带电薄圆盘的电荷面密度为,并以角速度绕通过盘心