大学物理第5章电流与磁场教学课件

第五章研究:稳恒磁场的基本性质及基本定律§5.1稳恒电流一、电流强度与电流密度

1、电流电流：导体内的载流子定向运动而形成电流。

2、电流强度：单位时间里通过导体某一截面的电量：

形成电流的条件:

1)导体中有载流子；2)导体中有电场存在或导体两端有电势差.电流密度与载流子的运动速度的关系:I

udt

电流密度为矢量,其方向沿正电荷运动的速度方向:

电流密度反映了电流在载流导体内的分布:

电流线:形象反映导体中电流的分布。4、稳恒电流的条件：I1I2I1II2I1=I2I=I1+I2二、电源及电源电动势

+++++AB+++++-----+1、电源非静电力：

－－非静电场的场强电源：能提供非静电力以把其它形式的能量转化为电能的装置.

§5.2磁场与磁感应强度一、磁现象的本质1、磁现象早期观测的磁现象安培实验（1820年）SNFI（1）磁体附近的载流导线受到力的作用：（2）电流与电流之间存在相互作用：II++--II++--S+（3）磁场对运动电荷的作用：电子束N二、磁场1.磁相互作用的场的观点2.磁场：3.磁场的基本性质：

对处在磁场中的运动电荷（电流）产生力的作用。运动电荷（电流）周围空间存在的一种场。运动电荷磁场运动电荷三、磁感应强度描述磁场性质的物理量+vFFmax定义磁感应强度的大小：定义磁感应强度的方向：§5.3磁场的高斯定理一、磁感应线1.定义2.性质1）永远闭合（与电流相互套联）2）永不相交二、磁通量

通过磁场中任一给定曲面的磁力线总数，称为通过该曲面的磁通量dS闭合曲面：

三、磁场的高斯定理穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零

高斯定理表明，磁场是无源场.§5.4毕奥－萨伐尔定律一、毕奥─萨伐尔定律

PdBIdlr电流元:(o=410-7T·m·A-1)PdBIdlrPdBIdlr二、毕奥─萨伐尔定律的应用1.解题要点lOq1q2qarIPdl由毕-萨定律,P点的大小为

由于直导线上所有电流源在P点产生的方都相同，所以2.两种典型载流导线的磁场（I）（1）载流直导线的磁场：lOq1q2qarIPdl！讨论（！！）：1、直电流在其线上或延长线上产生为零；2、“无限长”：3、“半无限长”：IR在O点产生的大小为

由于载流圆形线圈上所有电流源在O点产生的磁感应强度方向都相同,所以

（2）载流圆线圈的磁场（圆心）

讨论（！！）：1、圆电流在圆心处产生的磁场：2、半径为，中心角为的载流圆弧在圆心处产生的磁场:例5-1

如图，已知：I，a，b，l，

求：通过矩形平面的磁通量。rdr例5-2如图所示，一根无限长的直导线，通有电流，中部一段弯成半径为的圆弧。求圆弧中心点处的磁感应强度。例5-3

如图所示，⑴和⑵两个正交放置的圆形线圈，其半径为为

R，电流均为I。求中心O点处的磁感应强度。§5.5安培环路定理一、安培环路定理无限长直电流的磁场：rdrrr+jdBrqldrrrabcI一般情况：I1I3I2二、安培环路定理的应用

——求解具有对称性的磁场分布1、解题要点:2.几种常见电流的磁场（II）（1）无限长圆柱形载流导体的磁场（2）长直螺线管的磁场⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙abdc（3）螺线环内的磁场·············r同轴电缆磁场分布？OR1IR2IORIRRABCD

rdr§5.6安培定律一、安培定律v

qBIdlv

二、载流导线所受磁场力××××××××××××××××××××××××××××××

ROIrxI1I2例5-6

无限长直载流导线通有电流I1，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2。求长为L的导线所受的磁场力。dxxldldF

三、载流线圈所受磁力矩矩形线圈abdcl1l2

OIl1abO一般平面线圈：

IS线圈的磁矩：（

N匝）1、磁力对运动载流导线的功四、磁力的功2、磁力对转动载流线圈的功l1abO一般情况：§5.7洛伦兹力基本了解一、洛仑兹力一般情况：vrqq结论大小：方向：（1）运动方向与磁场方向平行+Bv二、带电粒子在均匀磁场中的运动－－匀速直线运动（2）运动方向与磁场方向垂直匀速圆周运动周期半径BRF+v（3）运动方向沿任意方向B螺距h+v－－沿螺旋线轨道运动半径三、应用电场和磁场控制带电粒子的实例1、质谱仪R+-PNB速度选择质谱分析：

2、磁聚焦－－与速度方向无关。3、磁约束极光：由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象在地磁两极附近,由于磁感线与地面垂直,外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内,它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光.绚丽多彩的极光四、霍耳效应1、霍耳效应现象hbII+++++++