稳恒磁场演示文稿

稳恒磁场演示文稿本文档共115页；当前第1页；编辑于星期二\4点30分§10-1稳恒电流§10-2磁场与磁感应强度§10-3安培环路定理§10-4洛仑兹力§10-5安培力§10-6载流导线在磁场中受到的磁力矩本文档共115页；当前第2页；编辑于星期二\4点30分§10-1稳恒电流本文档共115页；当前第3页；编辑于星期二\4点30分1.电流强度1.1电流导体内的载流子定向运动而形成电流。本文档共115页；当前第4页；编辑于星期二\4点30分单位时间里通过导体某一截面的电量：

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。1.3电流强度1.2形成电流的条件

本文档共115页；当前第5页；编辑于星期二\4点30分2.电流密度2.1电流密度的定义

通过垂直于正电荷运动方向的单位面积的电流强度:^SddII本文档共115页；当前第6页；编辑于星期二\4点30分电流密度为矢量,导体中某点电流密度的方向沿该点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:电流场本文档共115页；当前第7页；编辑于星期二\4点30分1)曲线上各点的切线方向表示该处电流密度的方向；2)曲线的疏密表示该点处场强的大小。在导体中画一系列曲线，使得2.2电流线本文档共115页；当前第8页；编辑于星期二\4点30分（a）（b）JnSS

(b)2.3电流强度与电流密度的关系nS(a)J本文档共115页；当前第9页；编辑于星期二\4点30分JndS

(c)闭合曲面:（c）一般情况本文档共115页；当前第10页；编辑于星期二\4点30分2.4电流的连续性方程S

J单位时间内流出S面的净电荷量:依据电荷守恒:电流连续性方程的微分形式：本文档共115页；当前第11页；编辑于星期二\4点30分3．稳恒电流S3.1稳恒电流导体内各处的电流密度都不随时间变化的电流：与时间无关进一步，,否则(x,y,z)处的电荷集聚会在该点产生随时间变化的电场，从而J也会随时间变化。空间电荷分布不随时间变化本文档共115页；当前第12页；编辑于星期二\4点30分3.2恒定电场恒定电场：不随时间变化的电荷分布产生的不随时间变化的电场。恒定电场的性质：具有与静电场类似的性质：本文档共115页；当前第13页；编辑于星期二\4点30分4.欧姆定律4.1欧姆定律4.2电阻不均匀导体——

电阻率——电导率本文档共115页；当前第14页；编辑于星期二\4点30分4.3.欧姆定律的微分形式本文档共115页；当前第15页；编辑于星期二\4点30分5.电流密度与载流子的漂移速度的关系n载流子的数密度q载流子的电荷量IdI^Sdvdt参考课本p87,例题10.1本文档共115页；当前第16页；编辑于星期二\4点30分§10-2磁场与磁感应强度本文档共115页；当前第17页；编辑于星期二\4点30分1.磁现象的本质1.1磁现象早期观测的磁现象本文档共115页；当前第18页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第19页；编辑于星期二\4点30分奥斯特实验（1820年）本文档共115页；当前第20页；编辑于星期二\4点30分安培实验（1820年）（1）磁体附近的载流导线受到力的作用：本文档共115页；当前第21页；编辑于星期二\4点30分（2）电流与电流之间存在相互作用：本文档共115页；当前第22页；编辑于星期二\4点30分S+（3）磁场对运动电荷的作用：电子束N本文档共115页；当前第23页；编辑于星期二\4点30分1.2磁现象的本质

磁现象都起源于运动电荷（电流），磁相互作用的本质是运动电荷（电流）之间的相互作用。分子环流：电子绕原子核运动和电子自旋所形成。本文档共115页；当前第24页；编辑于星期二\4点30分2.磁场2.1磁相互作用的场的观点2.2磁场2.3磁场的的基本性质

对处在磁场中的运动电荷（电流）产生作用力.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本文档共115页；当前第25页；编辑于星期二\4点30分3.磁感应强度定义磁感应强度的大小：定义磁感应强度的方向：+vFmax本文档共115页；当前第26页；编辑于星期二\4点30分4.匀速运动点电荷的磁场++++++++++++BqrvqS^dlI

以上结论只适用于低速（v<<c）匀速运动的电荷。对于高速（v～c）匀速运动的电荷，磁场表达式为：本文档共115页；当前第27页；编辑于星期二\4点30分方向：rvqqrvq-qBB(a)(b)本文档共115页；当前第28页；编辑于星期二\4点30分5.毕奥─萨伐尔定律

电流元:每个运动电荷激发的磁场构成:本文档共115页；当前第29页；编辑于星期二\4点30分毕奥─萨伐尔定律IdlPrdB整段电流本文档共115页；当前第30页；编辑于星期二\4点30分6.毕奥─萨伐尔定律的应用6.1解题要点本文档共115页；当前第31页；编辑于星期二\4点30分6.2几种常见电流的磁场(I)（1）载流直导线的磁场：DCOP本文档共115页；当前第32页；编辑于星期二\4点30分无限长载流导线：1=0,2

=本文档共115页；当前第33页；编辑于星期二\4点30分（2）环形电流的磁场本文档共115页；当前第34页；编辑于星期二\4点30分B

=0xxPRO

dB||dBrdBIdl本文档共115页；当前第35页；编辑于星期二\4点30分x=0（圆心）：一段载流圆弧在圆心处的磁场：本文档共115页；当前第36页；编辑于星期二\4点30分为载流线圈的磁矩。其中ISm本文档共115页；当前第37页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第38页；编辑于星期二\4点30分⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙O12Rx（3）载流直螺线管内部的磁场

xdx本文档共115页；当前第39页；编辑于星期二\4点30分⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙O12RxxRθ本文档共115页；当前第40页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第41页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第42页；编辑于星期二\4点30分无限长螺线管中心：半无限长螺线管端口：本文档共115页；当前第43页；编辑于星期二\4点30分例题：10.3一内外半径分别为R1和R2的薄圆环均匀带电，电荷面密度为σ，以角速度ω绕通过环心且垂直于环面的轴转动，求(1)环心处的磁场；(2)等效磁矩.解：半径为r,宽为dr的细圆环，所带电量为：ωR1R2Odrr等效载流圆线圈：在环心处的磁场整个圆环转动在环心处的磁场:本文档共115页；当前第44页；编辑于星期二\4点30分(2)细环转动形成的圆电流的磁矩为：整个圆环转动形成的电流的等效磁矩为：本文档共115页；当前第45页；编辑于星期二\4点30分习题10.18

如图，无限长载流平板，宽度为a

，沿长度方向通以恒定面电流I，电流I沿宽度方向均匀分布。求在平板中垂线上到平板距离为x的P点的磁感应强度。PyaxxOI

z1dBdydIyrdBydBx本文档共115页；当前第46页；编辑于星期二\4点30分dBdBxdByxr1OydydIyxP⊙解：本文档共115页；当前第47页；编辑于星期二\4点30分§10-3安培环路定理本文档共115页；当前第48页；编辑于星期二\4点30分1.磁感应线1.1定义1.2性质1）永远闭合（与电流相互套联）2）永不相交本文档共115页；当前第49页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第50页；编辑于星期二\4点30分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本文档共115页；当前第51页；编辑于星期二\4点30分直螺线管电流的磁感线环形螺线管电流的磁感线本文档共115页；当前第52页；编辑于星期二\4点30分2.磁通量闭合曲面：通过磁场中某一曲面的磁感应线数的代数和:本文档共115页；当前第53页；编辑于星期二\4点30分3.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.由微积分的高斯定理：本文档共115页；当前第54页；编辑于星期二\4点30分4.安培环路定理本文档共115页；当前第55页；编辑于星期二\4点30分I1I3I2LIint的正负号：

本文档共115页；当前第56页；编辑于星期二\4点30分无限长直电流穿过积分回路：安培环路定理的验证：r+drrBdrOLId本文档共115页；当前第57页；编辑于星期二\4点30分IOL1L2AC无限长直电流无穿过积分回路：本文档共115页；当前第58页；编辑于星期二\4点30分一般情况：推广本文档共115页；当前第59页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第60页；编辑于星期二\4点30分5.安培环路定理的应用——求解具有对称性的磁场分布5.1解题要点本文档共115页；当前第61页；编辑于星期二\4点30分5.2几种常见电流的磁场（II）（1）无限长圆柱形载流导体的磁场IRrP(a)L(b)rORPL本文档共115页；当前第62页；编辑于星期二\4点30分L(b)rORPLBrRO本文档共115页；当前第63页；编辑于星期二\4点30分（2）长直螺线管的磁场本文档共115页；当前第64页；编辑于星期二\4点30分由得：本文档共115页；当前第65页；编辑于星期二\4点30分（3）螺线环内的磁场L本文档共115页；当前第66页；编辑于星期二\4点30分(4)无限大平面电流的磁场分布labcdj(a)⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙(b)无限大导体薄平板通有恒定电流，电流沿平板均匀分布，其面电流密度（即通过与电流方向垂直的单位长度的电流）大小为j。求平板周围的磁感应强度。本文档共115页；当前第67页；编辑于星期二\4点30分解：labcd⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙(b)由得：本文档共115页；当前第68页；编辑于星期二\4点30分解：ORIRRABCDrdr本文档共115页；当前第69页；编辑于星期二\4点30分§10-4洛仑兹力本文档共115页；当前第70页；编辑于星期二\4点30分1.洛仑兹力一般情况：Bvq结论:本文档共115页；当前第71页；编辑于星期二\4点30分大小：方向：vBFqvBqF(b)(a)

本文档共115页；当前第72页；编辑于星期二\4点30分（1）初速度方向与磁场方向平行2.带电粒子在均匀磁场中的运动－－匀速直线运动+Bv0(a)v0||B本文档共115页；当前第73页；编辑于星期二\4点30分（2）初速度方向与磁场方向垂直(b)v0BBRF+v0O周期半径粒子作匀速圆周运动本文档共115页；当前第74页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第75页；编辑于星期二\4点30分（3）初速度方向沿任意方向螺距——沿螺旋线轨道运动半径Bh+v0(c)v0与B成任意夹角

本文档共115页；当前第76页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第77页；编辑于星期二\4点30分例

如图，两电量均为q的点电荷以相同速度v并排作匀速直线运动。求两电荷间相互作用力。设v

<<c）vvrqqFeFmxy本文档共115页；当前第78页；编辑于星期二\4点30分解：本文档共115页；当前第79页；编辑于星期二\4点30分3.应用电场和磁场控制带电粒子3.1质谱仪+-PN

BR速度选择：质谱分析：同位素本文档共115页；当前第80页；编辑于星期二\4点30分3.2回旋加速器本文档共115页；当前第81页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第82页；编辑于星期二\4点30分欧洲核子研究中心（CERN）位于日内瓦郊外的加速器：大环是周长约为27km的强子对撞机，中环为质子同步加速器。本文档共115页；当前第83页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第84页；编辑于星期二\4点30分1939年诺贝尔物理学奖：

劳伦斯

——回旋加速器的发明

1939年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚伯克利加州大学的劳伦斯（ErnestOrlandoLawrence,1901-1958）,以表彰他发明和发展了回旋加速器，以及用之所得到的结果，特别是人工放射性元素。

核物理学的诞生揭开了物理学发展史中崭新的一页，它不但标志了人类对物质结构的认识进入了更深的一个层次，而且还意味着人类开始以更积极的方式改变自然、探索自然、开发自然和更充分地利用大自然的潜力。各种加速器的发明对核物理学的发展起了很大的作用，而劳伦斯的回旋加速器则是这类创造中最有成效的一项。本文档共115页；当前第85页；编辑于星期二\4点30分3.3磁聚焦——与速度方向无关vBhAA本文档共115页；当前第86页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第87页；编辑于星期二\4点30分磁镜：qF||FFB＋磁瓶：3.4磁约束本文档共115页；当前第88页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第89页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第90页；编辑于星期二\4点30分极光：由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象本文档共115页；当前第91页；编辑于星期二\4点30分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本文档共115页；当前第92页；编辑于星期二\4点30分4.霍耳效应4.1霍耳效应现象hbAA

v+qEHIIBFm+++++++++++-------------FeUH本文档共115页；当前第93页；编辑于星期二\4点30分本文档共115页；当前第94页；编辑于星期二\4点30分4.2霍耳电压hbAA

v+qEHIIBFm+++++++++++-------------FeUH本文档共115页；当前第95页；编辑于星期二\4点30分4.3霍耳效应的应用1）测量磁场本文档共115页；当前第96页；编辑于星期二\4点30分2）判别半导体的类型3）磁流体发电工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下

量子赫尔效应本文档共115页；当前第97页；编辑于星期二\4点30分§10-5安培力本文档共115页；当前第98页；编辑于星期二\4点30分1.磁场对载流导线的作用力vqBIdlv××××××××××××××××××××××××××B×××××××ab本文档共115页；当前第99页；编辑于星期二\4点30分××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××OdFxdFyBIyx

ddFIdlR本文档共115页；当前第100页；编辑于星期二\4点30分OdFxdFyBIyx

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