大学物理 第7章 恒定磁场(总结)
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大学物理恒定磁场总结引言:物理学是一门研究自然世界中各种现象的学科,而磁场作为物理学中的一个重要概念,扮演着至关重要的角色。
在大学物理学习过程中,学生们会接触到恒定磁场的相关内容。
本文将对恒定磁场进行总结,介绍其基本概念和性质,并对其应用进行一定的探讨。
一、恒定磁场的基本概念恒定磁场是指在空间中磁感应强度大小和方向都保持不变的磁场。
在磁场中,磁感应强度的方向标记着磁场线的方向,磁感应强度的大小代表着该点磁场线通过单位面积的数量。
磁场的起源主要是由带电粒子运动而产生的,如电流。
二、恒定磁场的性质1. 磁场线的性质:磁场线是一系列无穷多的曲线,其方向与该点磁感应强度的方向相同。
在磁场中,磁场线是闭合的,可以形成环状或者螺旋状的结构。
2. 磁场的强弱:磁场强弱的大小与其磁感应强度的大小有关。
磁感应强度越大,磁场越强。
3. 磁场的均匀性:在一个恒定磁场中,如果磁场的磁感应强度大小和方向在整个空间中保持不变,则称其为均匀磁场。
均匀磁场的一个特点是:同一磁场强度下,磁场线的间距是相等的。
三、恒定磁场的运动电荷粒子受力在恒定磁场中,运动电荷粒子受到的力为洛伦兹力。
洛伦兹力的方向垂直于运动电荷粒子的速度方向和磁感应强度的方向,大小为qvb,其中q为电荷大小,v为速度大小,b为磁感应强度大小。
根据洛伦兹力的方向和大小,可以分析出运动电荷粒子在恒定磁场中的运动轨迹。
四、恒定磁场的应用1. 安培力规律:安培力规律描述了电流元在外磁场中所受的力,通过该规律可以计算出电流元受力大小和方向,从而探讨电流在磁场中的作用。
2. 电流感应:当闭合电路中有变化的磁通量时,产生感应电动势从而产生电流。
根据法拉第电磁感应定律可以计算出感应电动势的大小。
五、恒定磁场的实际应用1. 磁共振成像:磁共振成像(MRI)是一种常用的医学影像技术,它利用了核磁共振现象,通过改变恒定磁场和加入额外磁场的方式来获得人体内部的影像。
2. 磁力传感器:磁力传感器利用恒定磁场中电流受力的原理,感测物体运动或距离,广泛应用于工业自动化、车辆导航等领域。
恒定磁场一、基本要求1、了解电流密度的概念。
2、掌握磁感应强度的概念及毕奥—萨伐尔定律,能利用叠加原理结合对称性分析,计算一些简单问题中的磁感应强度。
3、理解稳恒磁场的两个基本规律:磁高斯定理和安培环路定理。
掌握应用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法,并能熟练应用。
4、掌握洛伦兹力公式,能分析运动电荷在磁场中的受力和运动。
掌握安培力公式,理解磁矩的概念,能计算简单几何形状的载流导线和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。
二、主要内容 1、稳恒电流电流:电荷的定向运动。
电流强度:单位时间通过导体某一横截面的电量,即dtdq I =。
电流密度)(δ:通过与该点的电荷移动方向相垂直的单位面积的电流强度,方向与该点的正电荷移动方向一致。
电流密度是描述电流分布细节的物理量,单位是2/m A 。
电流强度⎰⋅=SS d Iδ。
2、磁场在运动的电荷(电流)周围,除了形成电场外,还形成磁场。
磁场的基本性质之一是它对置于其中的运动电荷或电流有作用力。
和电场一样,磁场也是一种物质。
3、磁感应强度磁感应强度B是描述磁场性质的物理量。
当电荷在磁场中沿不同方向运动时,磁场对它的作用力不同,沿某方向运动时不受力,与该方向垂直运动时受力最大,定义B 的方向与该方向平行,由v q F⨯max 决定。
B 的大小定义为qvF B max=。
如右图所示。
B 的单位为T (特斯拉)。
4、毕奥—萨伐尔定律电流元:电流元l Id是矢量,其大小等于电流I 与导线元长度dl 的乘机,方向沿电流方向。
毕奥—萨伐尔定律:电流元l Id 在P 点产生的磁感应强度为 30r rl Id B d⨯=μ式中0μ为真空磁导率,A m T /10470⋅⨯=-πμ,r由电流元所在处到P 点的矢量。
运动电荷的磁场:304rrqv B πμ ⨯= 本章判断磁场方向的方法与高中所学方法相同。
几种特殊形状载流导线的磁场()012 cos cos 4I B aμθθπ=- a I B πμ20= a I B πμ40= )1(cos 40+=θπμa IB0=B5、磁场的高斯定理磁感应线:磁感应线为一些有向曲线,其上各店的切线方向为该点的磁感应强度方向,磁感应线是闭合曲线。
大学物理恒定磁场总结引言恒定磁场是大学物理中重要的概念之一,它广泛应用于电磁学、电动力学等领域。
本文将对恒定磁场的基本概念、性质以及应用进行总结,希望能够帮助读者更好地理解和掌握恒定磁场的知识。
恒定磁场的基本概念恒定磁场是指在空间中磁场强度大小和方向都不随时间变化的磁场。
磁场由磁场源产生,一般来说,磁体是最常见的磁场源。
恒定磁场的强度由磁感应强度或磁场强度来描述,用符号B表示。
恒定磁场的性质恒定磁场有许多特殊的性质,下面将对其中的若干性质进行讨论。
磁通量磁通量是描述恒定磁场穿过某个闭合曲面的总磁场量的物理量。
它由磁场强度和曲面的面积以及两者之间的夹角决定。
磁通量的单位是韦伯(Wb)。
高斯定律高斯定律是磁学的基本定律之一,它描述了恒定磁场中磁场线的性质。
根据高斯定律,恒定磁场的磁感应强度线是闭合的,不存在磁单极子。
洛伦兹力洛伦兹力是指带电粒子在恒定磁场中受到的力。
它是由粒子电荷、粒子速度和磁场强度之间的相互作用产生的。
洛伦兹力的方向垂直于磁场和粒子速度的平面,并且遵循右手定则。
磁场线磁场线是描述恒定磁场分布的曲线。
根据磁场线的性质,可以确定磁场强度的大小和方向。
磁场线的定义是:在任何点上,磁场强度的方向与通过该点的磁场线的切线方向相同。
恒定磁场的应用恒定磁场在生活中和科学研究中有许多重要的应用,下面将对其中的几个应用进行介绍。
电动机电动机是利用洛伦兹力的原理工作的设备。
它由一个电流线圈和一个恒定磁场构成。
当电流通过线圈时,产生的磁场与恒定磁场相互作用,从而产生力矩使电动机运转。
磁共振成像磁共振成像是一种医学成像技术,利用恒定磁场和射频脉冲来观察人体内部结构。
通过对人体各种组织的不同磁性质的分析,可以得出人体内部的详细结构信息。
磁存储技术磁存储技术是计算机存储中使用的关键技术之一。
它通过在磁性介质中记录信息,利用恒定磁场对信息进行存储和读取。
结论恒定磁场是大学物理中的重要概念,它有许多特性和应用。
本文对恒定磁场的基本概念、性质以及应用进行了总结,并且介绍了一些重要的应用领域。