稳恒磁场
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第十一章稳恒磁场磁场由运动电荷产生。
磁场与电场性质有对称性,学习中应注意对比.§11-1 基本磁现象磁性,磁力,磁现象;磁极,磁极指向性,N极,S极,同极相斥,异极相吸。
磁极不可分与磁单极。
一、电流的磁效应1819年,丹麦科学家奥斯特发现电流的磁效应;1820年,法国科学家安培发现磁场对电流的作用。
二、物质磁性的电本质磁性来自于运动电荷,磁场是电流的场。
注:1932年,英国物理学家狄拉克预言存在“磁单极”,至今科学家一直在努力寻找其存在的证据。
§11-2 磁场磁感强度一、磁场磁力通过磁场传递,磁场是又一个以场的形式存在的物质。
二、磁感强度磁感强度B 的定义:(1)规定小磁针在磁场中N 极的指向为该点磁感强度B 的方向。
若正电荷沿此方向运动,其所受磁力为零。
(2)正运动电荷沿与磁感强度B 垂直的方向运动时,其所受最大磁力F max 与电荷电量q 和运动速度大小v 的乘积的比值,规定为磁场中某点磁感强度的大小。
即:qvF B max=磁感强度B 是描写磁场性质的基本物理量。
若空间各点B 的大小和方向均相等,则该磁场为均匀磁场....;若空间各点B 的大小和方向均不随时间改变,称该磁场为稳恒磁场....。
磁感强度B 的单位:特斯拉(T)。
§11-3 毕奥-萨伐尔定律 一、毕-萨定律电流元: l Id电流在空间的磁场可看成是组成电流的所有电流元l Id 在空间产生元磁感强度的矢量和。
式中μ0:真空磁导率, μ0=4π×10-7NA 2 dB 的大小: 20sin 4rIdl dB θπμ=d B 的方向: d B 总是垂直于Id l 与r 组成的平面,并服从右手定则.一段有限长电流的磁场: ⎰⎰⨯==l l r r l Id B d B 304πμ二、应用1。
一段载流直导线的磁场 )cos (cos 42100θθπμ-=r IB 说明:(1)导线“无限长":002r I B πμ=(2)半“无限长”: 00004221r I r IB πμπμ==2.圆电流轴线上的磁场 磁偶极矩232220)(2x R R IB +=μ讨论:(1)圆心处的磁场:x = 0 RIB 20μ=;(2)半圆圆心处的磁场: RIR I B 422100μμ==(3)远场:x >>R ,引进新概念 磁偶极矩0n IS m =则: m xB 3012πμ=3.载流螺线管轴线上的磁场)cos (cos 2120ββμ-=nIB讨论:(1)“无限长”螺线管:nI B 0μ=(2)半“无限长”螺线管:nI B 021μ=例:求圆心处的B .§11-4 磁通量 磁场的高斯定理 一、磁感线作法类似电场线。
第五章稳恒磁场第一节磁场运动电荷的磁场1. 磁场磁现象的发现要比电现象早得多,公元前300 多年我国就发现了磁石吸铁现象,东汉时期就有了“司南”。
从1820 年开始,科学家逐步发现了磁和电的紧密关系:①磁铁有磁性,即有吸引铁、钻、镍等磁性物质的性质;②磁铁有磁极(磁性最强处),且恒有N 极和S极,磁极间有相互作用力,同性相斥,异性相吸;③运动电荷和电流对磁针有作用;④磁铁对运动电荷和电流也有作用;⑤运动电荷和电流与运动电荷和电流之间都有相互作用等。
由此而得,磁铁周围有磁场,运动电荷和电流周围也有磁场,它们之间的相互作用是通过磁场进行的,而非超距作用,安培磁性起源假设表明:一切磁现象的根源都是运动电荷(电流).2. 磁感应强度为了表征磁场的强弱及分布,引入物理量磁感应强度,用 B 表示,单位是特斯拉(T) , 1T= 1N-A-1•m-1。
关于B的定义有各种不同的方法,有的用电流在磁场中受的力来定义,有的用通电线圈在磁场中受的力矩来定义,为了更好地反映磁场的本质,且与电场强度E的定义相对应,我们定义:磁感应强度B为单位运动正电荷qv 在磁场中受到的最大力 F ,即F=q(v x B)实验证明磁场像电场一样,也满足叠加原理B 二刀B 或B = /dB第二节 电流的磁场 毕-萨定律1.电流的磁场电流周围有磁场,稳恒电流的磁场是稳恒磁场。
由于稳恒电 流总是闭合的,且形状各异,所以要想求得总磁场分布,必须先 研究一小段电流的磁场。
沿电流方向取一小段电流 I dl,称作电流元。
得出电流元产生磁场的规律:2d B =卩 o ldl x r/4 n r称作毕奥-萨伐尔定律,它表明一小段电流元产生的磁感应强度 dB 的大小,与电流元I dl 成正比,与电流元到场点距离r 的平方 成反比,且与I dl 和r 夹角的正弦成正比,其方向由右手螺旋法 则确定。
毕-萨定律可以从运动电荷的磁场公式中推得,而它也是一 个实验定律,虽然电流元不可能单独存在,但大量间接的实验都 证明了它的正确性。