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08-1 08-2 磁场强度 毕奥-萨伐尔定律.pptx

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本课件介绍电流、电流密度与电动势,定义磁感应强度并说明运动电荷的磁场,讲解毕奥-萨伐尔定律及其在载流直导线、圆电流与螺线管中的应用,给出磁感应线、磁通量与磁场中的高斯定理。

稳恒磁场封面页,标示电流与电动势、磁场与磁感应强度、磁场中的高斯定理与磁通量。
电流电动势讲解页,归纳-1-1电流电流:大量电荷的定向运动。
电流密度讲解页,说明载流子浓度n;载流子电量q;载流子漂移速度电流密度矢量:通过任意曲面的电流强度:8-1-2电。
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第1页:稳恒磁场

稳恒磁场

第2页:电流电动势

电流电动势

8-1-1电流电流
大量电荷的定向运动

⑴导体中存在自由电荷;形成电流的两个基本条件:⑵导体中要维持一定的电场。

载流子
导体中承载电荷的粒子
S电流强度(I)
单位时间内通过导体任一横截面的电量
单位
安培导体中通过任一截面的电流强度不随时间变化(I=恒量)
恒定电流(直流电)
电流强度的方向:导体中正电荷的流向

维持稳定电流的条件是在导体内部建立稳定电场

第3页:电流密度

电流密度

载流子浓度n;载流子电量q;载流子漂移速度电流密度矢量:通过任意曲面的电流强度:8-1-2电流密度电流密度:导体中单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量为导体中某点处电流密度的大小,的方向为该点正电荷定向漂移的方向

第4页:电源和电动势

电源和电动势

+++++++++电源
提供非静电力的装置外电路:电源外部的电路,电流从高电势向低电势运动
内电路
电源内部正、负两极之间的电路,电荷克服静电场力作功,从低电势向高电势运动
非静电场
非静电力与试验电荷电量的比值电动势:将单位正电荷沿闭合回路移动一周的过程中,非静电力所做的功
结论
电源电动势在数值上等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电性电场力所作的功
电源电动势的方向
电源内部电势升高的方向

第5页:磁场磁感应强度

磁场磁感应强度

8-2-1磁的基本现象司南勺(1)具有磁性,能吸引铁、钴、镍等物质。

  • (2)具有磁极,分磁北极N和磁南极S
  • (3)磁极之间存在相互作用,同性相斥,异性相吸
  • (4)磁极不能单独存在
永磁体的性质
在磁极区域,磁性较强磁偏角地球是一个巨大的永磁体

第6页:实验发现

实验发现

1820年4月,丹麦物理学家奥斯特(H.C.Oersted,1777-1851)发现了小磁针在通电导线周围受到磁力作用而发生偏转。

磁铁对载流导线、载流导线之间或载流线圈之间也有相互作用。

实验发现
磁现象与电荷的运动有着密切的关系

运动电荷既能产生磁效应,也能受磁力的作用。

1821年,安培提出了关于物质磁性的本质假说:一切磁现象的根源是电流。

磁性物质的分子中存在回路电流,称为分子电流。

分子电流相当于基元磁铁,物质对外显示出磁性,取决于物质中分子电流对外界的磁效应的总和

第7页:电荷磁场运动电荷稳定磁场

电荷磁场运动电荷稳定磁场

磁场和磁感应强度运动
磁场分布不会随时间发生变化,一般可由恒定电流激发而在电流周围空间产生
反映磁场性质的物理量
磁感应强度磁感应强度的方向:小磁针在场点处时其N极的指向
实验
(1)点电荷q0以同一速率v沿不同方向运动
实验结果
4.电荷q0垂直磁场方向运动时,3.电荷q0沿磁场方向运动时,(2)在垂直于磁场方向改变运动电荷的速率v,改变点电荷的电量q0

第8页:磁感应线

磁感应线

在磁场中同一场点,Fmax/q0v为一恒量;2.在磁场中不同场点,Fmax/q0v的量值不同。

结论
定义磁感应强度的大小:国际单位:特斯拉(T)常用单位:高斯(G)8-2-3磁感应线1.磁感应线上任一点的切线方向与该点的磁感应强度的方向一致
磁感应线(B线)
2.通过垂直磁感应强度B的单位面积上的磁感应线条数等于该处B的大小

条形磁铁周围的磁感应线直线电流的磁感应线

第9页:的磁感应线磁感应线的特点

的磁感应线磁感应线的特点

磁感应线为一组环绕电流的闭合曲线。

圆电流的磁感应线I通电螺线管的磁感应线磁感应线的特点:1、磁感应线是连续的,不会相交。

  • 2、磁感应线是围绕电流的一组闭合曲线,没有起点,没有终点

第10页:毕奥

毕奥

I和萨伐尔用实验的方法证明
长直载流导线周围的磁感应强度与距离成反比与电流强度成正比

8-2-4毕奥-萨伐尔定律毕奥-萨伐尔定律:电流元在空间任一点P产生的磁感应强度的大小与电流元成正比,与距离r的平方成反比,与和电流元到场点P的位矢之间的夹角θ的正弦成正比。

其方向与一致。

真空中的磁导率
μo= 4π×10-7T·m·A-1P电流元:•方向:线元上通过的电流的方向
  • •大小

第11页:计算一段载流导体的磁场

计算一段载流导体的磁场

求B的分量Bx、By、Bz;求总场。

  • 5.由3.确定电流元的磁场2.分割电流元;1.建立坐标系;计算一段载流导体的磁场:2.应用毕萨定律解题的方法直角坐标系:一段载流导线产生的磁场

第12页:例1:一段有限长载流直导线,通有电

例1:一段有限长载流直导线,通有电

例1:一段有限长载流直导线,通有电流为I,求距a处的P点磁感应强度。

解:分割电流元方向:垂直纸面向里

第13页:无限长载流直导线的磁场

无限长载流直导线的磁场

讨论
1.:2.半无限长载流直导线的磁场:3.载流导线延长线上任一点的磁场

第14页:例2:一载流圆环半径为R通有电流

例2:一载流圆环半径为R通有电流

例2:一载流圆环半径为R通有电流为I,求圆环轴线上一点的磁感应强度B。

解:将圆环分割为无限多个电流元;电流元在轴线上产生的磁感应强度dB为:R在x轴下方找出dl关于x轴对称的一个电流元Idl’,由对称性可知,dl和dl’在P点产生的dB在x方向大小相等方向相同,垂直x方向大小相等方向相反,相互抵消

第15页:磁场与磁感应强度

磁场与磁感应强度

R方向
由右手螺旋定则判定沿x轴方向

第16页:磁场与磁感应强度(续1)

磁场与磁感应强度(续1)

  • 1)若线圈有匝讨论*2)(圆心处)

第17页:磁场中的高斯定理磁通量

磁场中的高斯定理磁通量

Φm
通过磁场中某一曲面的磁感应线条数
单位
“韦伯”(Wb)在磁场中通过任意闭合曲面的磁感应强度通量等于零

封闭曲面,取曲面外法线方向为正方向

第18页:例:如图载流长直导线的电流为,

例:如图载流长直导线的电流为,

例:如图载流长直导线的电流为,试求通过矩形面积的磁通量.解:对变磁场先求,最后积分求

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