•B0 •J(r')aRdV' 4 V' R 2 aR 1 R2 R •B4 0V' •[ R 1J(r')]d V' • ( F G ) G • F F • G • [ 1 J ( r ') ] J ( r ') • 1 1 • J ( r ') R RR J ( r ') 不是场点坐标变量的函数 y 单位 a R矢 ? 量 x Idl B 40 R Ia 20 2 a (a zc o s a rs in)d a ra xco s a ysin a 电 磁场 与a 电x 磁s 波in a yc o s 坐标变换 16 a ( a zc o s a rs in) ( a x s in a y c o s) [ a zc o s ( a x c o s a y s in)s in] 是对场点坐标的运算, 此项计算为0 •B(r)0 电磁J场(与r电'磁)波0 12 •B0 ——恒定磁场散度方程的微分形式 恒定磁场没有通量源(散度源),是无散场 联想: •D ——静电场散度方程的微分形式 静电场是有源场 电磁场与电磁波 13 6. 恒定磁场散度方程的积分形式 •B0 S B • d S V ( • B )d V 0 磁场强度:Magnetic Field Intensity H B 单位:(1)Wb/m2 (2)特斯拉(T) (3)高斯 1Wb/m2 =1特斯拉=1×104高斯 电磁场与电磁波 3 1. 安培力试验定律 Ampere’s Law of Force 将库仑力作用的空间定义为:电场空间 将安培力作用的空间定义为:磁场空间 真空中介电常数 (Dielectric Constant): 04 9 1 190 8.8 5 1 1 0 (2 F/m ) 1 ? 0 0 电磁场与电磁波 5 2.磁感应F 1强2 度4 C20、I2C d2磁C l1 2I通2d l4密2 0度(CR I11 I2d 1ld1lR 12a R a)R dB 0 4 Idl R2 (az aR ) 0 4 Idl sin R2 a R Idl ——“毕奥-沙伐”定理的微分形式 电磁场与电磁波 9 3. Biot-Savart’s Law 1. 微分形式 2. 积分形式 BdB40I4C0 dlIRdl2R asR2in线a电流 B40 ' J(rR ')2aRd' 真空中,线电流回路C1、C2 C1对C2的作用力为F1-2 dl1 F12 0 4 C2C1 I2dl2 (I1dl1 R2 aR C1 ) O r1 dl2 R r2 电磁场与电磁波 C2 4 F 1240C2C1I2dl2(R I12dl1a R) 真空中磁导率 (Permeability): 04 1 0 7(H /m ) 电磁场与电磁波 7 对于电流元 I d l ,d B 为 dB40 IR源 源 2dl场 源aR —电流元产生的“磁场” 对比记忆 dE 1 40 dq源 R源 2场 aR —电荷产生的“电场” 电磁场与电磁波 8 dB40 I源dRl源 源 2大场a小R 、方向 大小? 方向:“右手螺旋” az a aR ——电流在某处产生磁场 314恒定磁场基本方程 电磁场与电磁波 §3-1 恒定磁场的基本方程 本节内容 先看一些试验定律: 安培力实验定律 “毕奥-沙伐”定理 安培环路实验定律 新内容: 分析恒定磁场需要的基本变量: 磁通密度、磁感应强度 真空中磁场的基本方程 电磁场与电磁波 2 将要学到的几个物理量 磁通:Magnetic Flux 磁通密度:Magnetic Flux Density B I2dl2 B C2 B 0 I1dl1aR 4C1 R2 电磁场与电磁波 6 磁通密度、磁场感应强度: B ——“毕奥-沙伐”定理的积分形式 任何直流电流回路在周围空间的磁场分布 aB B0 4 C IR源 源 2dl场 源aR Id l R 磁感应强度单位: 1. T (特[斯拉]):Tesla 2. Wb/m2 (韦[伯]/ 米2) B4 0 S' JS(r')aRdS R2 体电流 电磁场与电磁波 面电流 10 4.受力 FlIdl B d F Id l B (d q )(v d t) B d q v B d t 洛伦兹力 FqvB F 合 qEqvB 电磁场与电磁波 11 5. 恒定磁场散度方程的微分形式 对于体电流分布 B4 0 V' J(rR ')2aRdV' (Idl er ) dB 0 Idl sin 2 4 (R 2 x2 ) 根据圆环磁场对 P 点的对称性, dxB ds Bin dyB 0 ห้องสมุดไป่ตู้ B Bxex 4( 0 R2 I x2 ) sin ldlex 4 ( 0 R2 I x2 ) R R2 x2 2Rex 2( 0 IR2 R2 x2 )3 / 2 ex 电磁场与电磁波 18 §3.2 矢量磁位 Important Conclusions: B • d S A • d S A • d l B•dS -----磁通量 S 磁场中通过任何闭合曲面的磁通量恒等于0 •B 0 磁通连续性原理、 S B • dS 0 磁场中的高斯定理 电磁场与电磁波 14 例题: 求磁通密度 一般情况下 毕BB 奥 -44萨00I伐SCJ定dSlR 律R2a2R —adR—S线直电面接流电积流分求B解40 JaR V R2 B40R Ia2 2 0 a (az cosar sin)d az 0Ia 4R2 2 sinaz 0Ia2 2R3 az 0Ia2 3 2(z2 a2)2 B az 0 Ia2 3 2(z2 a2 )2 电磁场与电磁波 z P(0,0,z) 闭合 环路C a x R Idl y 17 解:元电流 Idl 在其轴线上P点产生的磁感应 强度为 dB 0 Id l e r 4r 2 体电流 dV 场分布对称时 安培环路定律 B•dl 0I C 电磁场与电磁波 15 例. 电流环在轴线上的磁感应强度 直 已接 知求: 解半.径aB 和电Sd流B I40CIR 源 源 2dl场 源aR Ild a (Iad ) R a zR co a srR sin 闭合 环路C a z P(0,0,z) R RR源点到 =场 z2a点 2