第四章 稳恒电流的磁场
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磁场 磁感应强度 基本磁现象1、通有电流的导线周围,小磁针会发生偏转。
2、磁铁附近的载流导线及载流线圈会受到力的作用。
3、载流导线之间或载流线圈之间有相互作用力。
4、电子射线束在磁场中路径发生偏转。
一切磁现象的根源是电流。
任何物质的分子中都存在有圆形电流,称为分子电流.分子电流相当于一个基元磁铁。
当物体不显示磁性时,各分子电流作无规则的排列, 它们对外界所产生的磁效应互相抵消。
在外磁场的作用下,与分子电流相当的基元磁铁将趋向于沿外磁场方向取向,从而使整个物体对外显示磁性。
磁感应强度磁现象中,电流与电流之间,电流与磁铁之间以及磁铁与磁铁之间的相互作用是通过一种叫磁场的特殊物质来传递的。
磁场对外的重要表现:1、磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力的作用;2、载流导体在磁场中移动时,磁场的作用力将对载流导体作功,表明磁场具有能量。
引入磁感应强度矢量B 来描述磁场的强弱和方向。
试验线圈(线度必须小,其引入不影响原有磁场的性质)的面积为 S ∆,线圈中电流为0I ,则定义试验线圈的磁矩为 n S I P m ∆0= 磁矩是矢量,其方向与线圈的法线方向一致,n 表示沿法线方向的单位矢量,法线与电流流向成右螺旋系。
(附图)线圈受到磁场作用的力矩(称为磁力矩)使试验线圈转到一定的位置而稳定平衡。
此时,线圈所受的磁力矩为零,此时线圈正法线所指的方向,定义为线圈所在处的磁场方向。
如果转动试验线圈,只要线圈稍偏离平衡位置,线圈所受磁力矩就不为零。
当试验线圈从平衡位置转过090时,线圈所受磁力矩为最大。
在磁场中给定点处,比值m P M max 仅与试验线圈所在位置有关,即只与试验线圈所在处的磁场性质有关。
规定磁感应强度矢量B 大小为m P M B max =磁场中某点处磁感应强度的方向与该点处试验线圈在稳定平衡位置时的法线方向相同;磁感应强度的量值等于具有单位磁矩的试验线圈所受到的最大磁力矩。
单位:磁感应强度的国际单位为特斯拉,简称特。
大学物理 恒定电流稳恒磁场知识点总结1. 电流强度和电流密度 电流强度:单位时间内通过导体截面的电荷量 (电流强度是标量,可正可负);电流密度:电流密度是矢量,其方向决定于该点的场强E 的方向(正电荷流动的方向),其大小等于通过该点并垂直于电流的单位截面的电流强度dQ I dt =, dIj e dS= , S I j dS =⎰⎰ 2. 电流的连续性方程和恒定电流条件 电流的连续性方程:流出闭合曲面的电流等于单位时间闭合曲面内电量增量的负值(其实质是电荷守恒定律)dqj dS dt=-⎰⎰ , ( j tρ∂∇=-∂ ); 恒定电流条件: 0j dS =⎰⎰ , ( 0j ∇= ) 3. 欧姆定律及其微分形式: UI R=, j E σ=, ,焦耳定律及其微分形式: 2Q A I Rt == 2p E σ= 4. 电动势的定义:单位正电荷沿闭合电路运行一周非静电力所作的功AK dl q ε+-==⎰ , K dl ε=⎰5. 磁感应强度:是描述磁场的物理量,是矢量,其大小为0sin FB q v θ=,式中F 是运动电荷0q 所受洛伦兹力,其方向由 0F q v B =⨯决定 磁感应线:为了形象地表示磁场在空间的分布,引入一族曲线,曲线的切向表示磁场的方向,密度是磁感应强度的大小;磁通量:sB dS φ=⎰⎰ (可形象地看成是穿过曲面磁感应线的条数)6.毕奥一萨伐尔定律: 034Idl r dB r μπ⨯=34L Idl rB r μπ⨯=⎰7.磁场的高斯定理和安培环路定理磁场的高斯定理: 0SB dS =⎰⎰、 ( 0B ∇= ) (表明磁场是无源场)安培环路定理:0i LiB dl I μ=∑⎰、LSB dl j dS =⎰⎰⎰ 、(0B j μ∇⨯=)(安培环路定理表明磁场是有旋场)8.安培定律: dF Idl B =⨯ 、L F Idl B =⨯⎰磁场对载流线圈的作用: M m B =⨯ (m 是载流线圈的磁矩m IS =)9.洛伦兹力:运动电荷所受磁场的作用力称为洛伦兹力f qv B =⨯带电粒子在匀强磁场中的运动:运动电荷在匀强磁场中作螺旋运动,运动半径为mv R qB⊥=、周期为 2m T qB π= 、螺距为 2mv h v T qB π==霍尔效应 : 12HIBV V K h-= 式中H K 称为霍尔系数,可正可负,为正时表明正电荷导电,为负时表明负电荷导电 1H K nq=10.磁化强度 磁场强度 磁化电流 磁介质中的安培环路定理mM τ∑=∆ 、 LL M dl I =∑⎰,内、n i M e =⨯, 0BH M μ=- 、m M H χ= 、 00m r B H H μχμμμ==(1+)H=、 0i LiH dl I =∑⎰、LSH dl j dS =⎰⎰⎰。