第十九稳恒磁场演示文稿

第十九稳恒磁场演示文稿当前1页，总共56页。（优选）第十九稳恒磁场当前2页，总共56页。内容§19.1电流电动势§19.2磁场磁感应强度§19.3毕奥—萨伐尔定律§19.4安培环路定理

电流

电动势当前3页，总共56页。§19.1电流电动势§19.1.1电流电流：电荷的定向移动形成电流。电流是一种客观的物理现象，可通过它的热效应、磁效应感知它的存在电流形成的条件可移动的电荷—载流子电场当前4页，总共56页。电流强度—通过截面S的电荷随时间的变化率微观表达++++++:电子漂移速度的大小单位：当前5页，总共56页。电流密度许多情况下，用电流强度不足以描述导体内电流的分布情况，例如趋肤效应电流密度—细致描述导体内各点电流分布的情况该点正电荷运动方向方向：大小：单位时间内过该点且垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷当前6页，总共56页。若面元dS与电流密度不正交：S通过任一面积的电流结论：与的关系是一个通量与通量密度的关系。当前7页，总共56页。欧姆定律的微分形式欧姆定律则电阻为若导体电阻率为实验表明，电场强度的方向与电流密度的方向一致又当前8页，总共56页。§19.1.2电动势（一）何谓稳恒电流各点电流密度不随时间变化的电流tI（二）稳恒电流的产生当前9页，总共56页。当前10页，总共56页。非静电力—能不断分离正负电荷，使正电荷逆静电场力方向运动的力+++---+非静电场强—单位正电荷所受的非静电力：稳恒电流的形成：AB当前11页，总共56页。电源电动势单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功+++---+电源电动势的大小，等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.电源电动势当前12页，总共56页。L注意：1）规定电源内部，电势升高的方向--由负极指向正极的方向为电动势的实际方向.2）若“非静电力”在整个回路中都存在，则：ab10伏+-NS单位:伏特含义：反映非静电力作功的本领，与负载无关。当前13页，总共56页。§19.2磁场磁感应强度磁场磁铁的磁场

磁铁磁铁N、S极同时存在；同名磁极相斥，异名磁极相吸.SNNSNS磁场电流的磁场奥斯特实验I当前14页，总共56页。电荷电荷电场当前15页，总共56页。磁感应强度设带电量为q0，速度为v的运动试探电荷处于磁场中，实验发现：（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）当运动试探电荷以同一速率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Fmax)，并且Fmax与q0v的比值是与q0、v无关的确定值。当前16页，总共56页。方向：运动电荷受到的磁力为零的方向，小磁针平衡时N极的指向。大小：

单位：特斯拉（T）(SI)

高斯（Gs）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Fmax/(q0v)，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：当前17页，总共56页。§19.3毕奥—萨伐尔定律毕奥—萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场)真空磁导率

P*当前18页，总共56页。讨论该磁场具有轴对称性，方向沿切线。毕奥-萨伐尔定律不能直接由实验与理论证明，然而由它得出的结果与实验很好地相符。任意载流回路在点产生磁感应强度为当前19页，总共56页。l应用当前20页，总共56页。当前21页，总共56页。I讨论无限长直电流的磁感应线当前22页，总共56页。所有的长直电流元产生的磁感应强度方向都相同当前23页，总共56页。当前24页，总共56页。讨论当前25页，总共56页。ROIⅠⅡⅢ例4、如图，电流I经过半无限长导线Ⅰ，半圆导线(半径为R)Ⅱ，半无限长导线Ⅲ,求圆心O点的磁感应强度。方向向外I当前26页，总共56页。IIO123进一步思考：圆电流3I2aO1I当前27页，总共56页。例6、求载流直螺线管中心轴线上一点的磁感应强度。已知：半径R，电流I，单位长度匝数n，求：PR解：将螺线管分割成许多圆线圈。线圈中的电流相当电流为的圆电流。当前28页，总共56页。LRP在P点产生磁场转换变量：圆电流在轴线产生场强当前29页，总共56页。方向：沿轴线方向（如图）LRP当前30页，总共56页。讨论：对“无限长”的螺线管管边缘处：如A1点A1A2A1A2B方向：沿轴线方向（如图）LP当前31页，总共56页。运动电荷的磁场当前32页，总共56页。当前33页，总共56页。+-当前34页，总共56页。例8、依玻尔模型，氢原子中电子以速率v=2.2106m/s在半径为r=0.5310-10m圆周上运动，求这电子在轨道中心所产生的磁感应强度+-解:r方向向下当前35页，总共56页。当前36页，总共56页。当前37页，总共56页。§19.4安培环路定理磁感应线曲线切线方向即方向曲线疏密表示的大小闭合曲线，互不相交，无起点无终点与电流方向满足右手螺旋关系当前38页，总共56页。磁通量磁通量：通过某曲面的磁感线数匀强磁场中，通过曲面S的磁通量：一般情况当前39页，总共56页。磁场的高斯定理物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零，故磁场是无源的SNI当前40页，总共56页。§19.4.2安培环路定理o设闭合回路为圆形回路,

与成右螺旋o若回路绕向为逆时针当前41页，总共56页。对任意形状的回路电流在回路之外当前42页，总共56页。多电流情况推广：当前43页，总共56页。安培环路定理在真空的恒定磁场中，磁感强度沿任一闭合路径的积分的值，等于乘以该闭合路径所穿过的各电流的代数和.电流正负的规定：与成右螺旋时，为正；反之为负.注意当前44页，总共56页。

（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？讨论：当前45页，总共56页。总结：

环流虽然仅与所围电流有关，但磁场却是所有电流在空间产生磁场的叠加。任意形状稳恒电流，安培环路定理都成立。

安培环路定理仅仅适用于恒定电流产生的恒定磁场，恒定电流本身总是闭合的，因此安培环路定理仅仅适用于闭合的载流导线。

静电场的高斯定理说明静电场为有源场，环路定理又说明静电场无旋；稳恒磁场的环路定理反映稳恒磁场有旋，高斯定理又反映稳恒磁场无源。当前46页，总共56页。(1)分析磁场的对称性；(2)过场点选择适当的路径，使得沿此环路的积分易于计算：的量值恒定，与的夹角处处相等；(3)求出环路积分；(4)用右手螺旋定则确定所选定的回路包围电流的正负，最后由磁场的安培环路定理求出磁感应强度的大小。应用安培环路定理的解题步骤：当前47页，总共56页。当前48页，总共56页。设圆柱电流呈轴对称分布，导线可看作是无限长的，磁场对圆柱形轴线具有对称性。当长圆柱形载流导线外的磁场与长直载流导线激发的磁场相同！当前49页，总共56页。当，且电流均匀分布在圆柱形导线截面上时在圆柱形载流导线内部，磁感应强度和离开轴线的距离r成正比！当前50页，总共56页。设螺线管长度为L,共有N匝。2、载流长直螺线管内的磁场当前51页，总共56页。设环上线圈的总匝数为N，电流为I。3、载流螺绕环内的磁场当前52页，总共