大学物理电磁学课件

大学物理电磁学课件(1)同号得磁极有相互排斥力,异号得磁极有相互吸引力(磁铁间相互作用力称为磁力)(2)磁铁分割成小段,小段仍有两极(磁荷假说)(3)铁棒可以被磁化人们最早认识磁现象就是从天然磁铁开(称天然磁铁为永恒磁铁)。对其基本现象得认识归纳如下:磁铁间得相互作用SNSN二、磁力、磁性得起源

在1820年以前,人们对磁现象得研究仅限于磁极(magniticpole)磁极间得相互作用。而把磁与电分割开来,瞧作彼此无关。

奥斯特(HansChristanOersted,1777-1851)丹麦物理学家,发现了电流对磁针得作用,从而导致了19世纪中叶电磁理论得统一与发展。

丹麦物理学家奥斯特─一位康德哲学思想得信奉者,就坚信:客观世界得各种力具有统一性。并开始对电与磁得统一性进行研究。

科学得真正突破,就在于打破思维定势得束缚,创建新得科学概念。1820年4月某天晚上,奥斯特在讲课得过程中突然来了灵感,就在快要下课时,奥斯特说,让我把导线与磁针平行放置来试试瞧于就是她毫不犹豫地在大庭广众面前接上了电源。

她发现:闭合电键得瞬刻,通电导线附近得磁针微微跳动了一下！这个奥斯特日夜盼望得现象对停课得人毫无影响！但奥斯特却激动无比,她立刻中止讲座回到实验室,苦苦进行了三个月得连续实验研究,终于在1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞得实验》得论文。

这篇仅用4页纸写成得极其简洁得实验报告,向科学界宣布了电流得磁效应,轰动整个欧洲。这一天作为划时代得日子载入史册。《电磁学》就此诞生！

奥斯特得发现立即引起法国数学家物理学家安培(A、M、Ampere)得注意

安培

如果电流激发得磁场能作用于磁性物质,那么它也应能作用于电流！她得想法就是:

她在短短得几个星期内对电流得磁效应作了系列得研究。发现不仅电流对磁针有作用,而且两个电流之间彼此也有作用。安培提出分子电流(molecularcurrent)得假设。安培演示电流相互作用得装置(复制品)电流与电流之间得相互作用II电流与电流之间的相互作用IIFF+磁场对运动电荷得作用电子束S+磁场对运动电荷得作用N电子束大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点II

思想深邃得科学家自问:磁铁究竟就是什么？如果磁场就是由电荷运动激发得,那么来自一块磁铁得磁场就是否也可能就是由于电流得得效果呢？我们得把问题引向一个更深得层次安培用通电螺线管很好地模拟了一个磁针:

从这个实验瞧来,一块磁铁,如同一个永恒得环形电流。

安培还注意到,地球也如同一个大磁铁,它得南北极指向就如同地球上有自东向西绕行得电流。安培分子环流假说天然磁性得产生也就是由于磁体内部有电流流动。分子电流电荷得运动就是一切磁现象得根源。等效环形电流解释磁现象:(1)、天然磁铁得磁性(分子流)(2)、磁化现象(分子磁矩得转向)人们认识到磁性得根源:电荷得运动。

现代物理已经充分把握,原子核外得电子绕核高速运动,同时电子还有自旋运动。核外电子得这些运动整体上表现为分子环流,这便就是物质磁性得基本起源。

不过,安培得分子环流说至今还只能就是一个假说。有三个疑点到现在还未查明:①磁单极子(magneticmonopole)

所谓磁单极子,就就是只有N极或只有S极得最小磁性物质单元。

从安培得假说能够解释为什么不存在磁单极子(单独得N极或S

极),这正就是分子环流得结果。

但就是,量子力学得创始人之一狄拉克从相对论性量子理论出发,预言磁单极子就是应该存在得,并且由此可以解释电荷得量子化。

这种电荷与磁荷得内在联系,从对称性得角度瞧来就是十分诱人得。近年来,许多科学家都在致力于对磁单极子得探索。但就是这种探索将就是十分困难得,据“大统一”理论,磁单极子应该在宇宙演化得极早期(～10-35s)得超高能状态(～1023eV、～1027K)下产生,随着宇宙得膨胀、温度降低而急剧相变,至今若还有残存得话,也就是极为稀少了。

美国斯坦福大学得一个研究小组在实验室中安置了一个超导铌线圈,守株待兔似得企图捕捉宇宙射线中可能存在得磁单极子从中穿过。1982年得一天,该小组突然宣布,她们记录到一个事件,经测定与狄拉克预言得磁单极子穿过该线圈将会引起得磁通量得跳变完全吻合,因而找到了一个磁单极子存在得证据！这天正就是西方情人节

斯坦福大学得这个探测结果只就是一个不能重现得孤立事件,在没有其它实验室认同得情况下,就是不能作为对磁单极子得认定结论得。

正当全世界都在为人们成双成对庆贺得时候,物理学家却为她们找到了孤独得磁单极子而欢呼雀跃！一位专栏作家幽默地评论道:所有磁现象可归结为运动电荷

AA得磁场B得磁场产生作于用产生作于用运动电荷

B+

将一实验电荷射入磁场,运动电荷在磁场中会受到磁力作用。对比静电场场强得定义①θ＝0时Fm=0,1.磁感应强度的定义：实验表明

q0时Fm达到最大值②三、磁感应强度(MagneticInduction)定义SI单位:T(特斯拉)工程单位常用高斯（G）

磁感应强度就是反映磁场性质得物理量,与引入到磁场得运动电荷无关。将Fm=0时的速度方向定义为的方向

q0写成矢量式─罗仑兹力运动电荷受到得磁场力为解:普通物理学教案例题1:一电子在磁场中运动，以速率v通过A点求磁感应强度当时，测得若，一个分力由由于资料原子核表面～1012T中子星表面～106T目前最强人工磁场～7×104T太阳黑子内部～0、3T太阳表面～10-2T地球表面～5×10-5T人体～3×10-10T2、电场与磁场得相对性静止电荷激发静电场运动电荷激发电场磁场静电场对电荷

q得作用力与它得运动速度无关。

静止电荷对运动电荷的作用仍满足库仑定律。不因运动而不同。实验证实了这一点。如在示波管中两个静止的平行带电平板间形成静电场，对通过板间电子束偏转的实验测量表明，作用在电子上的力的确与电子速度无关。都用

来计算。

电场与磁场都由电荷产生,也都由电荷得受力情况来检验。那么,这两种场之间到底有什么本质得区别呢？

众所周知,电荷得静止与运动都就是相对观察者而言得,我们对运动与静止得描述依赖于所选择得参照系,这样瞧来,电场与磁场得区别,也只有相对意义了。

具体地说:给定一试验电荷,在不同得参照系上,测定该试验电荷得受力情况从而辨认其周围空间得电场与磁场,所得描述结果就是不同得。

不同参照系间电场与磁场满足罗仑兹变换─相对论性关系。

相对论得建立将告诉我们,电场力与磁场力就是同一种性质得力。因此,电与磁并不就是相互独立得现象,必须将它们作为一个完整得场─电磁场而结合在一起认识。15、2磁通量磁场中得高斯定理1、磁感应线

用磁感应线描述磁场得方法就是:在磁场中画一簇曲线,曲线上每一点得切线方向与该点得磁场方向一致,这一簇曲线称为磁感应线。①方向:

曲线上一点得切线方向与该点得磁场方向一致。②大小:磁感应线得疏密反映磁场得强弱。

通过无限小面元dS得磁感应线数目d

m与dS得比值称为磁感应线密度。我们规定磁场中某点得磁感应强度得值等于该点得磁感应线密度。③性质:磁感应线就是无头无尾得闭合曲线,磁场中任意两条磁感应线不相交。磁感应线与电流线铰链又称磁通密