物理学08磁电.ppt

(1)、自然界存在两种磁极 N 级-指北极、 S 级-指南极 (2)、磁极之间的作用力 同种磁极相斥、异种磁极相吸 (3)、两种磁极总是成对出现，不能单独存在 (4)、载流导线周围存在磁场，其附近小磁针会发生偏转,16.0 中学学过的磁场知识,第十六章 磁场和它的源,(8)、穿过闭合回路的磁场发生变化时，在闭合回路中会产生电流-电磁感应现象,(5)、载流导线在磁场中会受到力的作用(左手定则),(6)、两条平行的载流导线之间存在相互作用力 电流同方向时，相互吸引；反方向时，相互排斥,(7)、运动的电荷在磁场中受到力作用-洛仑兹力,16.1 磁场 磁感应强度,16.1.1 安培分子电流假说,一切磁现象的根源是电流； 磁性材料的分子中存在着回路电流-分子电流； 分子电流存在两个面-S 极、N 极； 两个面显然是无法单独存在的； 自然界不存在磁单极。,16.1.2 磁场、磁感应强度,磁极之间的相互作用力是通过磁场实现的,磁 极,磁 场,磁 极,磁场是矢量-早期对磁场的描述与电场的描述相似： 磁场的方向-磁场中小磁针N 所指的方向 磁场的大小-单位N 磁极所受磁力的大小 此种方法不便于计量,现代电磁学描述磁场-磁感应强度B,定义：试验线圈的磁矩,法向单位矢量(右手法则),电流 线圈面积,试验线圈在磁场中将受到力矩的作用-称磁力矩,在磁力矩的作用下试验线圈转到某一位置时，磁力矩为零，定义此时 方向为 方向,试验线圈从平衡位置转过 90º 时，磁力矩最大,写成等式,B 称为磁场的磁感应强度,结 论,的方向-试验线圈平衡位置法向方向 的大小-单位磁矩的试验线圈所受最大磁力矩,磁感应强度大小为单位磁矩试验线圈所受最大磁力矩,物理意义,是描述磁场本身性质的物理量，与试验线圈无关,16.1.3 磁力线,磁场的形象化描述-磁力线 (1)、磁力线的切线方向与该点的 B 方向一致 (2)、磁力线密度与该点的 B 的大小一致,磁力线特点 (1)、不相交-每点的 B 只能有一个方向 (2)、闭合性-任何一条磁力线都是闭合曲线 磁力线无头无尾，磁场是有旋场,演示-1 直线电流的磁场,演示-2 圆形电流的磁场,演示-3 长直螺线管的磁场,16.1.4 磁通量、磁场中的高斯定理,通过一给定曲面的磁力线条数,面积元,单位： 韦伯,磁通量是标量，有大小、没有方向、但有正负,电荷可以单独存在，电场是有源场； 磁极不能单独存在，磁场是无源场。,-称为磁场中的高斯定理,举例：环形绳子，教室的门之间的关系,比较：,对于封闭曲面：由于磁力线是闭合曲线 穿出的数目 = 穿入的数目,不穿出的也不穿入； 不穿入的也不穿出。,16.1.5 毕奥-萨伐尔定律,由实验知-载流导线在其周围激发磁场-如何计算?,取载流导线一小段,矢量 称电流元，在 P 点产生磁场,所有 产生 在 P 点的矢量和为,毕奥-萨伐尔总结大量的实验，给出 和 之间关系,SI 国际单位制中，写成等式,-真空中的磁导率,方向垂直于 组成的平面,右手法则：,右手握住 ，拇指指向 方向，四指方向为 方向,即 沿 方向,写成矢量式,任意载流导线在 P 点的磁感应强度,在无限大均匀磁介质中，定义,-磁介质的磁导率,-磁介质的相对磁导率，为无量纲的纯数,真空中 一般磁介质 铁磁质,16.1.6 几种典型电流的磁场,(1)、 直线电流的磁场,P 点 取直角坐标系如图,变量代换,关于 的符号说明,对于无限长直导线,(2)、 圆形电流轴线上的磁场,由对称性知,圆形电流轴线上的磁场,圆心处,对 N 匝线圈,讨 论,电偶极子轴线上电场结果相似,(3)、 长直螺线管轴线上的磁场,已知： 求：任意点 P 处 B = ?,在轴上距 P 点 l 处取一小段dl,匝数,方向沿轴向如图,变量代换,无限长直螺线管,匀强磁场,求：(1)、两导线中点处 B = ?,方向相同，均向外,求：(2)、通过如图阴影部分面积的磁通量,阴影部分为非均强磁场，在面积元 dS 内,1、试验线圈的磁矩,2、磁感应强度,小 结,3、磁通量、磁场中的高斯定律,磁场是无源场,4、毕奥-萨伐尔定律,有限长直线电流,无限长直线电流,5、几种典型电流的磁场,圆形电流轴线上的磁场,长直螺线管轴线上的磁场,无限长直螺线管轴线上的磁场,1、掌握磁感应强度的概念 2、掌握毕奥-萨伐尔定律 3、掌握简单问题的磁感应强度的计算方法,要 求,