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真空中恒定磁场优秀课件

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真空中稳恒电流的磁场(全套课件175页)

真空中稳恒电流的磁场(全套课件175页)

• 为单位正电荷所受的非静电力. W q( Ek E ) dl qEk dl
l l
非静电电场强度 Ek :
大学物 理学
• 电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路 运动一周，非静电力 R 所做的功. I +E 电动势： + + + Ek qEk dl W l q q
dI 大小：单位时间内过该点且垂直于 j 正电荷运动方向的单位面积的电荷 dS
方向： j
该点正电荷运动方向
大学物 理学
dQ dI j en vd dtdS cos dS cos

dS
3. I 与 j 的关
系
j
I
dI jdS
j dS
面积元与E方向不垂直 E
I dq / dt
S
+ + + + + +
dq envddtS
I envd S
I
vd :电子漂移速度的大小
单位：A
大学物 理学
细致描述导体内各点电流分布的情况
2.电流密度：在垂于电流方向单位面积上的 电流强度，用 j 表示。
dS
dS
I
通过面元dS的电流为dI， 即为通过dS 的电流。
大学物 理学
真空中稳恒电流的磁场
大学物 理学
电荷q
定 宏 向 观 运 动
产生 反作用
电场E
产生
电流I
反作用
磁场B
大学物 理学
§1 电流 电流密度 电动势
一 电流及其形成条件
1. 电流：电荷的宏观定向运动形成电流。 规定正电荷 的运动方向为电流方向。 即 导体中电场的方向 从高电势到低电势的方向

第11章 恒定电流与真空中的恒定磁场PPT课件

第11章 恒定电流与真空中的恒定磁场PPT课件
1A130m A160A
Chapter 11 恒定电流与真空中的恒定磁场
11.1.2 恒定电流与恒定电场
1. 恒定电流(steady current):大小、方向都不随时间变化的电流
dq 常量 dt
直流电
2. 恒定电场(steady electric field):维持恒定电流所需的电场，其
分布不随时间变化。
即：电流强度是电流密度矢量通过 S 面的通量。
Chapter 11 恒定电流与真空中的恒定磁场
2. 电流密度与电流定向速度的关系
电场中,自由电子运动 = 热运动 + 定向加速运动，频繁碰撞
使加速运动间断进行，其平均效果为定向匀速运动 —— 漂移
运动(excursion motion)。 设数密度为n的载流子以速率u
y
F0
v v + v v
o
x
z
Chapter 11 恒定电流与真空中的恒定磁场
方向运带动电时粒子F垂在直磁于场中v 与沿特其定他
方向所组成的平面.
当带电粒子在磁场中垂直
于此特定方向运动时受力最大
.
FFmax
Fma x qv
F max qv
大小与 q,v无关
Chapter 11 恒定电流与真空中的恒定磁场
Chapter 11 恒定电流与真空中的恒定磁场
11.1 恒定电流和恒定电场 电动势 11.2 恒定磁场和磁感强度 11.3 毕奥－萨伐尔定律 11.4 真空中磁场的高斯定理 11.5 真空中恒定磁场的安培环路定理 11.6 磁场对运动电荷和载流导线的作用
Chapter 11 恒定电流与真空中的恒定磁场
表现为： 使小磁针偏转
4、通电导线能使小磁针偏转；

第八章真空中的恒定磁场C精品PPT课件

第八章真空中的恒定磁场C精品PPT课件

n d
7
[例2]半径R、载流I的半圆形闭合线圈共 有N匝，当均匀外磁场方向与线圈法向
成60o角时，求1.线圈的磁矩；2.此时线 圈所受磁力矩；3.从该位置转到平衡位 置，磁力矩所作的功
解： 1.线圈磁矩
pm NISn
1 NIR2n
2
R
I
600 B
n
8
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
d (d b) 强的区域运动
5
§9-7 磁力的功
一.磁力对载流导线的功
a. cd 受水平向右的安 a d d '
培力作用 F IlB
I
F
b.移动到c’d’
Il
时A F dd BIl dd b c c'
ad Bl ad
ad' Bl ad
B ad ' ad Bl ad ' Bl ad Bldd
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
结论: 在匀强磁场中，平面线圈所受的安培
讨论 力为零，仅受磁力矩的作用
(1) 线圈所受的力矩 —— 运动趋势
M pm B
0 M 0 稳定平衡
2
M
M max
力矩最大
M 0 非稳定平衡

《真空中的恒定磁场》课件

《真空中的恒定磁场》课件
磁通量密度计通常由一个或多个磁通量线圈组成，线圈中通入电流后会产生磁场，当外界磁 场发生变化时，线圈中的磁通量会发生变化，通过测量这个磁通量的变化，可以推算出外界 磁场的变化。
磁通量密度计具有测量精度高、响应速度快、稳定性好等优点，广泛应用于科研和工业生产 中。
06
总结与展望
真空中的恒定磁场的重要性和影响
促进物理学的深入研究
真空中的恒定磁场是物理学中的一个重要概念，它对于深 入理解电磁场、电磁波以及相关物理现象具有重要意义。
推动技术应用的发展
真空中的恒定磁场在许多技术领域中有着广泛的应用，如 电子显微镜、核磁共振成像、粒子加速器等，对推动这些 领域的技术进步起到关键作用。
促进交叉学科的研究
真空中的恒定磁场与材料科学、生物医学、能源科学等学 科领域有着密切的联系，通过对其深入研究，可以促进相 关交叉学科的发展。
粒子加速器在科学研究、工业生产等领域也有广泛应用， 如放射性治疗、放射性同位素生产等。
04
真空中的恒定磁场的物理效应
霍尔效应
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过导体时，在 导体垂直于磁场和电流方向的两个端 面之间会出现电势差，这一现象称为 霍尔效应。
霍尔系数
应用
霍尔效应在测量、自动化控制、电机 调速等领域有广泛应用。
未来研究方向和挑战
探索更高强度的恒定磁场
随着科学技术的发展，探索更高强度的恒定磁场成为了一个重要的研究方向，这将有助于 揭示更多未知的物理现象。
深入研究磁场对物质的影响
除了在电磁场中观测到的现象，磁场对物质内部结构和性质的影响也是值得深入研究的课 题，这将有助于发现新的应用领域。
探索磁场与其他物理场的相互作用
、磁感应强度等物理量。

第十一章 真空中的恒定磁场

第十一章 真空中的恒定磁场

2R
（ 2）
R o+
I
B0 =
µ0 I
4R
（ 5） I
R2
（ 3） I
R o
*o
B0 =
µ0 I
8R
B0 =
µ0 I
4 R2
−
µ0 I
4 R1
−
µ0 I
4π R1
Ba a
c
B
磁感应线的分布能形象地反映磁场的方向和大小特征
第十一章 真空中的恒定磁场 规定： 规定：通过垂直于磁感应线方向的单位面积的 磁感应线条数等于该点磁感应强度的大小。 磁感应线条数等于该点磁感应强度的大小。即
dN B= dS ⊥
dN是穿过 dS ⊥面的磁感应线条数。 的磁感应线条数。
dN
B
∫
第十一章 真空中的恒定磁场 例1 长直电流的磁场. 长直电流的磁场.
dB 方向均垂
直指向里 解 dB =
µ0 Idl sin θ
4π
2
θ2
Idl
I
θ
r
l
r µ0 Idl sin θ B = ∫ dB = ∫ 2 4π r l = −d cot θ , r = d / sinθ
2
d o
θ1
* dB P
2 3/ 2
B = ∫ dB =
µ 0 nI
∫ (R
3
2
R 2 dx
2
+x
2
)
R + x = R csc β
2
2
2
2
B=−
µ 0 nI
2
∫β
β
1
R csc β d β µ0 nI β 2 =− sin β d β 3 3 ∫ 2 β1 R csc β

真空中的磁场ppt课件

真空中的磁场ppt课件

B .. . . . . . . . ..
I
I
0;
r
R R 1
2 完毕 返回
3. 均匀通电直长圆柱体的磁场
设电流 I 均匀分布在整个横截面上。
1. r < R
I
l B .dl = l B dlcos00
R
=B 2π r =μ 0I ´
I ´=sδ .dS =sδ .dS cos00
=δ
s
dS =
π
§11-5 环路定律的应用 1. 直长通电螺线管内的磁场
.............
a
b
B
d
c
l B.dl= abB .dl+ bc B .dl+cdB .dl+daB .dl
= abB .dl
+0+0+ ;
0 =abB dl cos00
完毕 返回
.............
a
b
B
d
c
l B.dl =abB dl cos00 =B abdl
I
讨论：
当直线电流为“无限长〞时
β1
π
2
β2
π
2
β 1 β 2 dB a
B
=
μo
2π
I a
完毕 返回
2. 载流圆线圈轴线上的磁场
dB
=
μ
4π
o
Idl sina
r2
=
μo
4π
Idl r2
由对称性：
a = 90 0
I dl
r
IR
θ x
y dB θ P x
By= Bz=0
I dl r z

真空中的磁场ppt课件

续8
葱钠诅改挺洋游免狗措醚番刀却杯架谗锣窿肛霍与墓又滤查崩辟计虹贰截真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
例1
痛旋绊憾耙馁扰弱兢拓秤儒域兢屯阑平簿刘戚奉托腥左下慨烘拇权钞露迷真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
例2
炊簿郊了毛拦溪蕴由鼓补表橡堂腥氟匠控具切赠十礁佬钝氦转民阜畔迁失真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
载流圆线圈轴上磁场
阉筏孙所班纳瞬厅踊凌属建励壬古根样侗蛛胎鬼还斥夸斩袒呻柞传涉构疼真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
载流线圈的磁矩
航炳靖喀迎薄磊待祁讽卤吹涤炉册摈抠梯疆器和毛伍捉问肉唁吱奉翼隙壮真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
直螺线管轴上磁场
传入运嗜汗拧塔撩漂聚怖策邵列荤丹没稗恫谰铣霖氟看肯痕衣甸柄祷隘笛真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
磁场
在通有电流导线的周围，
小磁针会发生偏转 ；
运动电荷会受某种力的作用。
理论和实验证明
电流（或运动的电荷）能产生一种有别于静电场的另一种场，称为磁场。
上述磁针偏转，运动电荷受力，都是通过磁场来作用的。
空间某点的磁场大小和方向，用磁感应强度 B 来描述。
爱词捷光纯碎蒙荡隅胞玫笨灶验沾汹煞亦估疗盛陡卒颠痪零臃鸯撮叛型西真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
败铬央张渔荔枢房汗嵌廖戊袖嫡既婶灸阀诲申醋寥食谜庆莱账烙仪抄逝菜真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
运动电荷的磁场
秤偶铆币伸打崩帝棺孜笆挣州敷上典凝江什菜昔飘接糜凰莹勒罗芹今瞻迎真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件
例8
似茎啊咋囊瞳异粕缔浅去践培钮页馁吧馒匪藕娘企欣想滨碳漆跑城睦迈缚真空中的磁场ppt课件真空中的磁场ppt课件

第4章 真空中的恒定磁场

§4.1 概述 §4.2 磁感应强度 §4.3 毕-萨定律 §4.4 磁场的高斯定理和安培坏路定理 §4.5 磁场对载流导线的作用力 §4.6 带电粒子在磁场中的运动
§1 概述
静止电荷之间存在相互作用，它是通过电场完成的。静 止电荷在它周围将激发电场，该电场对另外的静止电荷 产生作用力，叫电场力。 运动电荷之间存在运动产生的相互作用，它是通过磁场 完成的。运动电荷在它周围将激发磁场，该磁场对另外 的静止电荷不产生作用力，而对另外的运动电荷将产生 作用力，叫磁场力。 磁场用磁感应强度和磁场强度描写，它们也都是空间位 臵的函数。 电荷在导体中作恒定流动(恒定电流)时在它周围所激发 的磁场不随时间而变化，是一个恒定场，叫恒定磁场。
1820年4月的一天晚上，奥 斯特在讲课快结束时，他说： 让我把导线与磁针平行放臵 来试试看。当他接通电源时， 他发现小磁针微微动了一下。
这一现象使奥斯特又惊又喜，他紧紧抓住这一现象， 连续进行了3个月的实验研究，终于在1820年7月21日 发表了题为《关于磁针上的电流碰撞的实验》的论文。 这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。
dB
0
2 R x
2

Indx R 2
2 32


0 nI
2
1 x R
d x R
2 32

0 nI
2
1 ctg
dctg
2 32

0 nI
2
sin d
B
0 nI
2
2 1
sin d

0 nI
2

cos 2 cos 1
I 0 4d
2பைடு நூலகம்
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B dS 0
S
高斯定理的 积分形式
穿过任意闭合曲面S的总磁通必然为零，这就 是磁场的高斯定理。说明磁场是无源场。
§11-2 毕奥—萨伐尔定律
1. 毕奥—萨伐尔（Biot-Savart）定律
载流导线中的电流为I， 导线半径比到观察点P的距 离小得多，即为线电流。在
线电流上取长为dl的定向线
元，规定d l 的方向与电流的 方向相同，I d l为电流元。
（3）在磁场中的p点处，电荷沿与上述特定方向 垂直的方向运动时所受到的磁力最大(记为Fm)， 并 且Fm与qv的比值是与q、v无关的确定值。
磁感强度
由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个 固有的特定方向和确定的比值Fm/(qv)，与试验电荷 的性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征， 为此，定义一个矢量函数：
真空中恒定磁场
§11-1 磁感应强度 磁场的高斯定理
1. 基本磁现象
中国在磁学方面的贡献：
最早发现磁现象：磁石吸引铁屑（公元前600年）
春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁
东汉王充《论衡》描述： 司南勺最早的指南器具
司南勺
十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角， 比欧洲的哥伦布早四百年
十二世纪已有关于指南针用于航海的记载
定向运动的正电荷, 每个电荷电量为q，定向速度
为v。
dl
单位时间内通 过横截面S的电量
I
I
即为电流强度I:
I qnvS
电流元在P点产生的磁感应强度
P
dB
0 4
qnvS d l sin
r2
运动电荷的磁场
设电流元内共有dN个以速度v运动的带电粒子：
d N nS d l
每个带电量为q的粒子以速度v通过电流元所 在位置时，在P点产生的磁感应强度大小为：
dl L
l
O
r
d 1
2
P
dB
载流长直导线的磁场
按毕奥—萨伐尔定律有：
dB
0 4
I dl r
r3
所有dB的 方向相同， 所以P点的B的大小为：
B
dB
L
0 L 4
I d l sin
r2
I
dl
L
lr
O d 1
P 2 dB
载流长直导线的磁场
B
dB
L
0 L 4
I d l sin
r2
I
由几何关系有：
B
dB dN
0 4
qv sin
r2
其 方 向 根 据 右
手 螺 旋法 则 ， B 垂 直v、r 组成的平 面。 q为正，B 为 v r 的 方 向；q为负，B 与
r
•
+ q>0 v
v r 的方向相反。
r
v
q0
运动电荷的磁场
矢量式：
B
0
4
qv r
r3
运动电荷除激发磁场外，同时还在其周围
sin cos r d sec
dl
L
l d tan dl d sec2 d l r
磁场的高斯定理(磁通连续原理)
规定：通过磁场中某点处垂 直于 B矢量的单位面 积的磁感应线数等于该点 矢B量的量值。 磁感应线
越密，磁场越强；磁感应线越稀，磁场ห้องสมุดไป่ตู้越弱，磁
感线的分布能形象地反映磁场的方向和大小特征。
3.2 磁通量
磁通量：穿过磁场中任一给定曲面的磁感线总数。
对于曲面上的非均匀磁 场，一般采用微元分割法 求其磁通量。
空间激发电场。
E
1
4 0
q r3
r
q
P
r
v
B
E
运动电荷的磁场
B
0
4
qvr
r3
E
1
40
q r3
r
B
0
0v
E
运动电荷所激发的电场和磁场是紧密联系的。
§11-3 毕奥—萨伐尔定律的应用
1. 载流长直导线的磁场
I
设有长为L的载流直导 线，通有电流I。计算与 导线垂直距离为d的p点 的磁感强度。取Z轴沿载 流导线，如图所示。
Idl
I
毕奥—萨伐尔（Biot-Savart）定律
dB
P r
dl
I
Idl d B
r
电流元在给定点所产生的磁感应强度的大小 与Idl成正比，与到电流元的距离平方成反比，与 电流元和矢径夹角的正弦成正比。
d
B
k
I
d
l sin r2
毕奥—萨伐尔（Biot-Savart）定律
d
B
0I d l sin 4r 2
其中0=410-7N•A-2，称为真空中的磁导率。
磁感应强度的矢量式：
d
0I dl
4 r3
r
Biot-Savart定律 的微分形式
(11 6)
B
0
4
I dl r L r3
Biot-Savart定 律的积分形式
(11 7)
2. 运动电荷的磁场
电荷运动
形成
电流
磁场
运动电荷的磁场
设电流元 Idl，横截面积S，单位体积内有n个
(4)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触 磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。
基本磁现象
磁现象与电现象有没有联系？
静止的电荷
静电场
运动的电荷
？
1820年 奥斯特 磁针上的电碰撞实验
电流的磁效应
安培提出分子电流假设:
磁现象的电本质—运动的电荷产生磁场 运动电荷 产生 磁场
作用
奥斯特
2. 磁感应强度
n
dS
磁场的高斯定理(磁通连续原理)
对所取微元，磁通量：
d BdS cos
B • dS
对整个曲面，磁通量：
SB dS
单位：韦伯(Wb)
n
dS
磁场的高斯定理(磁通连续原理)
3.3 稳恒磁场的高斯定理
通过闭合曲面的电通量
闭合曲面内的电量
由磁感应线的闭合性可知，对任意闭合曲面，穿 入的磁感应线条数与穿出的磁感应线条数相同，因 此，通过任何闭合曲面的磁通量为零。
大小：
B Fm
y
qv
Bv
q
x
z
Fm
方向：小磁针平衡时N 极的指向。
单位：特斯拉（T） 高斯（Gs） 1T 104Gs
3. 磁场的高斯定理(磁通连续原理)
几种不同形状电流磁场的磁感应线
3.1 磁感应线的性质 与电流套连 闭合曲线(磁单极子不存在) 互不相交 方向与电流成右手螺旋关系
磁感应线 电流
基本磁现象
早期的磁现象包括:
(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。
(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只 能够在水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总 是顺着南北指向。指北的一端称为北极或N极，指 南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异 性磁极相互吸引。
(3)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北两极， 任一磁铁总是两极同时存在。
设带电量为q，速度为v的运动试探电荷处于 磁场中，实验发现：
（1）当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向
通过磁场中某点 p 时，电荷所受磁力的大小是不同 的，但磁力的方向却总是与电荷运动方向（ ）v垂直；
（2）在磁场中的p点处存在着一个特定的方向， 当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力 为零，与电荷本身性质无关;