电磁学稳恒磁场

电磁学稳恒磁场第一页，共二十七页，编辑于2023年，星期一磁针和磁针；一切磁现象归结为运动电荷(电流）之间的相互作用载流导线与载流导线的相互作用。磁体与运动的电荷有相互作用力；磁铁与载流导线的相互作用；INSNSNS§5.1基本磁现象q结论第二页，共二十七页，编辑于2023年，星期一磁现象的本质：安培分子环流假说任何物质的分子中都存在着分子电流，电子的运动可以等效为一个圆电流。由于分子的无规则排列，一般物质对外不显磁性。外磁场的作用使分子电流发生共同取向，出现磁性。电流(运动电荷)电流(运动电荷)磁场第三页，共二十七页，编辑于2023年，星期一一.磁场§5.2磁场磁感强度电流或运动电荷周围既有电场又有磁场磁场的宏观性质：对运动电荷(或电流)有力的作用

磁场有能量二.磁感强度运动电荷在电磁场中受力：电场力，与电荷的运动状态无关磁场力，运动电荷才受磁力第四页，共二十七页，编辑于2023年，星期一定义磁感强度：单位：特斯拉(T)大小：磁力：洛伦兹力电场力方向:当带电粒子的速度沿磁场某一方向运动时，受力为零的方向,定义为磁感应强度的方向。第五页，共二十七页，编辑于2023年，星期一无头无尾的闭合曲线§5.3磁力线磁通量磁场的高斯定理与电流套连与电流成右手螺旋关系一.磁力线1.典型电流的磁力线I2.磁力线的性质第六页，共二十七页，编辑于2023年，星期一I圆电流的磁感应线第七页，共二十七页，编辑于2023年，星期一各种典型的磁感应线的分布：直线电流的磁感线圆形电流的磁感线第八页，共二十七页，编辑于2023年，星期一直螺线管电流的磁感线环形螺线管电流的磁感线第九页，共二十七页，编辑于2023年，星期一二.磁通量单位：韦伯(Wb)三.磁场的高斯定理（磁通连续原理）S第十页，共二十七页，编辑于2023年，星期一2）关于磁单极：将电场和磁场对比：qm－磁荷讨论1）磁场的基本性质方程由电场的高斯定理可把磁场的高斯定理写成与电场类似的形式q0

－自由电荷见过单独的磁荷吗？第十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期一1931年

Dirac预言了磁单极子的存在惟一的一次从宇宙射线中捕捉到磁单极子的实验记录：斯坦福大学Cabrera等人的研究组利用超导线圈中磁通的变化测量来自宇宙的磁单极子。结论：目前不能在实验中确认磁单极子存在第十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期一：真空中的磁导率电流元在空间点产生的磁场为：§5.4毕奥－萨伐尔定律要解决的问题是：已知任一电流分布其磁感强度的计算方法：将电流分割成许多电流元毕奥－萨伐尔定律第十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期一满足叠加原理：大小：方向：的方向第十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期一例1.直电流磁场的特点二.比奥—萨伐尔定律的应用aIrOxy1).任选Idl

，求其dB大小及方向方向：2）分析各dB方向：均为3）第十六页，共二十七页，编辑于2023年，星期一aIrOxy入端夹角出端夹角方向：第十七页，共二十七页，编辑于2023年，星期一当,时，讨论：无限长直电流：当,时，半无限长直电流：第十八页，共二十七页，编辑于2023年，星期一场点在直电流延长线上磁感应强度B的方向，与电流成右手螺旋关系，拇指表示电流方向，四指给出磁场方向。BI第十九页，共二十七页，编辑于2023年，星期一例2圆电流轴线上任一点的磁场IxyzoR

P.x圆电流的电流强度为I半径为R

建如图所示的坐标系设圆电流在y－z平面内场点P坐标为x第二十页，共二十七页，编辑于2023年，星期一IxyzoR

P.x解：第一步：在圆电流上任取一电流元

由毕－萨定律知其在场点P产生的磁感强度组成的平面第二十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期一相互垂直所以IxyzoR

P.x组成的平面由此可知第二步：分析各量关系明确的方向和大小第二十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期一IxyzoR

P.x组成的平面第三步：根据坐标写分量式由对称性可知每一对对称的电流元在P点的磁场垂直分量相互抵消第二十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第四步：考虑所有电流元在P点的贡献方向：沿轴向与电流成右手螺旋关系结论：在P点的磁感强度第二十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期一讨论1）圆电流中心的场2）一段圆弧电流在圆心O处的磁感应强度:IO第二十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期一例3：载流螺旋管在其轴上的磁场...............+++++++++++++++半径为R，总长度L，总匝数N单位长度上的匝数为：P在距管轴中心约七个管半径处，磁场就几乎等于零了。–5R5R0.498（L＝10R）长直螺线管中部

磁场为均匀场第二十六页，共二十七页，编辑于2023年，星期一讨论：无限长直螺线管：当,时，半无限长直螺线管：

（管口处）当