大学物理课件磁场

第六章

稳恒磁场

SteadyMagneticField11821年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用.

法拉第坚信,电与磁的关系必须被推广,如果电流能产生磁场,磁场也一定能产生电流,即电磁感应现象.1831年年底,他取得了巨大的突破他发明了一种电磁电流发生器,这就是最原始的发电机.这时的法拉第不仅作出了跨时代的贡献而且奠定了未来电力工业的基础.抗磁性是法拉第的另一大发现.法拉第

(1791—1867)英国最伟大自然哲学家之一

出生在一个手工工人家庭，家里人没有特别的文化，而且颇为贫穷。法拉第的父亲是一个铁匠。法拉第小时候受到的学校教育是很差的。十三岁时，他就到一家装订和出售书籍兼营文具生意的铺子里当了学徒。2一、简单介绍：磁场(200年多前就有实验发现)1

磁铁的磁场

磁铁磁场磁铁

N、S极同时存在；同名磁极相斥，异名磁极相吸.NSSN§6-1磁场3在低能状态下磁极(magneticpole)是成对出现的NSSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSN磁性、极性具有不可分割性4地球磁极的形成地壳地核地幔NS5地球的磁极每隔50万年会发生颠倒地壳地核地幔SN6电流磁场电流3

磁现象的起源运动电荷磁场运动电荷2

电流的磁场奥斯特实验7安培假说：（1822年）1）一切磁现象都起源于电流（或运动电荷）2）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。总之，一切磁现象的根源都是电流（或运动的电荷），磁场力是电荷之间的另一种作用力。8二、磁感强度的定义magneticinductionintensity引入的思路:与电场强度类似,

即力的大小=场源*场强磁场力:9磁感强度大小:试探电荷的电量；试探电荷的速度；试探电荷的受力；速度与磁场的夹角。Direction:将在磁场中的方向定义为该点的B的方向.

Units:T特斯拉,(SI)G高斯磁场力:10地球两极磁场:地球赤道磁场:永久磁铁磁场:大型电磁铁磁场:超导材料磁场:某些原子核附近的磁场:11注意：是矢量；磁感应强度是描述磁场强弱的位置点函数。按其意义应称为“磁场强度”。但由于历史原因，该名称已用于矢量。12三、毕奥-萨法尔定律及其应用Foreword:Weknowthatthemagneticfieldisproducedbycurrent,canwecalculatetheBbycalculatingcurrent?13(电流元在空间产生的磁场)P*真空磁导率

1、毕奥－萨伐尔定律14任意载流导线在点P

处的磁感强度磁感强度叠加原理P*15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：毕奥－萨伐尔定律12345678×××16例

以下特殊形状的电流元及在P点产生的磁感应强度的大小和方向.（1）垂直黑板向外的直电流元：大小：17（2）垂直黑板向里和向外的圆弧电流元：方向：如图，对称，水平方向抵消，垂直方向加强。18例6-1

载流长直导线的磁场.解2、毕奥－萨伐尔定律应用举例PCD*方向均沿x轴的负方向19PCD*

的方向沿x

轴的负方向记住噢！20无限长载流长直导线PCD×半无限长载流长直导线记住21无限长载流长直导线的磁场IBIBX电流与磁感强度成右螺旋关系22综合练习1：电流由直导线1沿平行bc边方向经过点流入一电阻均匀分布的正三角形线框,再由b点沿cb

方向流出，经长直导线2返回电源(如图).已知直导线上的电流为I,三角框的每一边长为l，若载流导线1、2和三角框在中心o点产生的磁感应强度分别用B1、B2、B3表示，则o点的磁感应强度大小:23[D]24

例6-2圆形载流导线轴线上的磁场.p*解25p*记住噢！26p*I讨论（1）若线圈有匝

（2）（3）记住27R

(3)oIIRo

(1)x推广组合×o

(2)RI×28

Ad(4)*oI(5)*29综合练习2.有一边长为l电阻均匀分布的正三角形导线框abc，与电源相连的长直导线1和2彼此平行并分别与导线框在a点和b点相接，导线1和线框的ac边的延长线重合。导线1和2的电流为I，如图所示。令长直导线1、2和导线框在线框中心点o产生的磁感应强度分别为B1、B2和B3，则点o的磁感应强度大小：30[D]31综合练习4：边长为l的正方形线圈中通有电流,此线圈在A点（见图）产生的磁感应强度B为[A]32综合练习6.无限长的直导线在A点弯成半径为R的圆环,则当通以电流I时,圆心o处的磁感应强度大小等于：(D)(E)(C)0;(B)

0I/4R;

(A)0I/2R；[

D]33综合练习7.两半径为R的相同导体细圆环,互相垂直放置,且两接触点A、B连线为环的直径,现有电流I沿AB连线方向由A端流入,再由B端流出,则环中心处的磁感应强度大小为:[A

](A)0(C)(B)(D)(E)34练习8：有一无限长通电流的扁平铜片，宽度为a，厚度不计，电流I在铜片上均匀分布，在铜片外与铜片共面，离铜片右边缘为b处的P点（如图）的磁感应B的大小为:35III切线方向——的方向；疏密程度——的大小.1磁感应线§6-2磁场中的高斯定理与安培环路定理一磁场中的高斯定理36SNISNI372磁通量magneticflux：通过某曲面的磁感应线数units：特斯拉·米2=韦伯Wb3磁场高斯定理

physicalmeaning：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的）.38

例如图载流长直导线的电流为,试求通过矩形面积的磁通量.

解39二、安培环路定理o设闭合回路为圆形回路（

与成右螺旋）40o若回路绕向为逆时针对任意形状的回路41电流在回路之外42多电流情况推广：安培环路定理43安培环路定理1、电流

I正负的规定：I与L成右螺旋时,I为正；反之为负.注意2、B是指环路L上各点的B，是环路内外所有电流激发的总磁场；但是，只有L内的电流才对B沿L的环流有贡献3、安培环路定理仅适用于闭合的恒定电流回路，对一段电流不适用，对非稳恒磁场也不适用44

问（1）是否与回路外电流有关？（2）若,是否回路上各处

？是否回路内无电流穿过？4546IL2IL4L3II1I2L147取一闭合积分回路L

，使三根载流导线穿过它所围成的面．现改变三根导线之间的相互间隔，但不越出积分回路，则[B](A)回路L内的I不变，L上各点的B不变．(B)回路L内的I

不变，L上各点的B改变.(C)回路L内的I

改变，L上各点的B不变.(D)回路L内的I

改变，L上各点的B改变.思考题:48什么样的磁场可以应用安培环路定理计算?答:磁感应线分布已知,且磁感应线是直的或圆的(能应用的例子只有四类:无限长直线;无限长圆柱体;无限大平板;园环形螺线管)。安培环路定律说明磁场的什么性质?答:1、磁感应线的闭合性，磁场是涡旋场；2、在磁场中移动电流线,磁场力做功可能不为零，磁场不是保守场.49应用安培环路定理求解问题的思路是:2.根据已知的磁感应线的分布,选择积分环路(和磁感应线形状相同,环路要经过P点,且只有长方形和圆形两种积分环路);1.画出题给出载流线的磁感应线分布图;3.应用安培环路定理求解.50应用安培环路定理求解P三、安培环路定理的应用举例51例1求载流螺绕环内的磁场解（1）对称性分析：环内线为同心圆，环外为零.（2）选回路（3）根据安培环路定理求解52令当时，螺绕环内可视为均匀场.53abdcP·······例题6-4.求无限长直螺线管内磁场的大小解:1.画出无限长直螺线管的磁感应线,里面是直的,外面没有;2.选择积分环路,是长方形的,方向如图，长为L,宽为M，且过P点;54dacb例3无限大均匀带电(线密度为i)平面的磁场解