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1、中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场 5恒定电流电荷的定向运动形成 电流导体内各点电流的方向和大小若不随时间改变 恒定电流电流的定义：流密度： 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场电动势： 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场 5磁场和磁感应强度一、磁现象永磁体的性质 1）永磁体具有 磁性 ，能吸引铁、钴、镍等物质。（ 2）永磁体具有 磁极 ，分磁北极 N 和磁南极 S 。（ 3）磁极之间存在相互作用， 同性相斥，异性相吸 。（ 4）磁极不能单独存在。中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场奥斯特实验（ 1819年）定电流与稳恒磁场1820年安培的发
2、现国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场电流与电流之间存在相互作用- 定电流与稳恒磁场S +磁场对运动电荷的作用电子束定电流与稳恒磁场磁现象与电荷的运动有着密切的关系。运动电荷既能产生磁效应，也能受磁力的作用。安培分子电流假说（ 1822年）一切磁现象的根源是电流的存在。磁性物质的分子中存在着“分子电流”，每个分子电流相当于一个小磁针（称为“基元磁铁”），物质的磁性取定于物质中分子电流的磁效应之总和。中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场运动电荷磁场运动电荷磁感应强度 ： 描述磁场性质的物理量B磁感应强度 的方向 ：B小磁针在磁场中，其磁北极 方向。B二、 磁感应强度 (国药
3、科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场实验：+B 1） 点电荷 q 以速率v 沿不同方向运动结论： 1、 F 荷 q 沿磁场方向运动时， F = 02、 v 变化4、电荷 q 垂直磁场方向运动时， 定电流与稳恒磁场（ 2） 在垂直磁场方向改变速率 v ，改变点电荷电量 在磁场中同一点， 一恒量，而在不同的点上， 量值不同。中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场定义磁感应强度的大小：m a x磁感应强度的单位： T 特斯拉 ( 高斯 (10中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场 5磁通量 磁场中的高斯定理描述空间矢量场一般方法用场线描述场的分布，磁感应线用高斯定理，环路定
4、理揭示场的基本性质中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场磁感应线： 切向：该点 方向疏密：正比于该点 的大小BB特点 闭合，或两端伸向无穷远；与载流回路互相套联；不相交。中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场直导线磁场中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场电流环磁场中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场螺线环电流磁场中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场磁通量 (过磁场中某给定面的磁感应线的条数nBdSc o m dc o 单位： 韦伯定电流与稳恒磁场磁场的高斯定理 (s 过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零0d 磁场是 无源场 磁感应线闭合成环，
5、无头无尾不存在磁单极。a is 定电流与稳恒磁场寻求磁单极问题1975 年：美国加州大学 ，休斯敦大学联合小组报告 ，用装有宇宙射线探测器气球在 40 高空记录到电离性特强离子踪迹， 认为是磁单极。为一次虚报。1982年，美国斯坦福大学 报告，用 d = 5 超导线圈放入 D =20 导铅筒。由于迈斯纳效应屏蔽外磁场干扰，只有磁单极进入会引起磁通变化，运行151天，记录到一次磁通突变。改变量与狄拉克理论相符。 但未能重复，为一悬案。人类对磁单极的探寻从未停止，一旦发现磁单极，将改写电磁理论。中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场 5 毕奥 萨伐尔定律1820年，毕奥和萨伐尔（ 用实验
6、的方法证明： 长直载流导线 周围的磁感应强度与距离成反比与电流强度成正比。拉普拉斯 (此结果作了分析，得出了电流元产生的磁场的磁感应强度表达式。I 定电流与稳恒磁场本概念：定电流与稳恒磁场s rI d 204 r空中的磁导率：o= 4 10Tm奥 萨伐尔定律02l 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场+ +n q v 二、运动电荷产生的磁场204 - v中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场2o1流长直导线的磁感应强度20 s rI d c 2s s 2022s i d B 三、 毕奥 萨伐尔定律的应用定电流与稳恒磁场21s 210 c o sc o 0 21s i n
7、s i B a 也可以用书上 国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场无限长载流导线：1= 0 , 2 = 2 0半无限长载流导线：1= /2 , 2 = 4 0 定电流与稳恒磁场二、载流圆线圈轴线上的磁感应强度s rI d 90, 0r 0 c o i o d x 22 22c o s 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场 232220232220024 d S = 232202 圆心： x = 0IS国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场圆电流 磁矩 ：S IS n 2322圆电流 轴线上磁场 ：中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场线密绕 0外B对称性
8、分析： 只有平行于轴线的分量B平行于轴的任一直线上各点 大小相等 ，方向沿轴BB载流长直螺线管内部的磁场单位长度上的 匝数 定电流与稳恒磁场B长直螺线管内为 均匀磁场012 长直螺线管的两端点处的磁场为中间的一半：012SB n I中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场例：亥姆霍兹圈： 两个完全相同的 中心间距与线圈半径 R 相等，通同向平行等大电流 I 。求轴线上 之间任一点 1 . 定电流与稳恒磁场23)2(2 2220 23)2(2 2220 R0 680 00201 实验室用近似均匀磁场中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场 5安培环路定理 (d 无源场 内有源场0
9、d 保守场?d ？静电场 恒定磁场中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场一、 安培环路定理稳恒磁场中，磁感应强度 沿任意闭合路径 L 的线积分（环流）等于穿过闭合路径的电流的 代数和与真空磁导率的乘积。B0 l I 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场成立的条件：恒定电流 的磁场场中任一闭合曲线 安培环路（规定绕向）:含空间穿过 ，不穿过 的所有电流的贡献）L:B l I 穿过以 为边界的任意曲面的电流的代数和国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场向成右旋关系与 绕向成左旋关系L 0国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场以无限长直电流的磁场为例验证1) 选在垂直于长直载流导线的平面内，以导线与平面交点 径为 r 的圆周路径 L，其指向与电流成右旋关系。B 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场若电流反向o B定电流与稳恒磁场2) 在垂直于导线平面内围绕电流的任意闭合路径Bdl 若电流反向，则为中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场3) 闭合路径不包围电流1 0)(2) 中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场4) 空间存在多个长直电流时，由磁场叠加原理 )(02121中国药科大学物理教研室第五章 恒定电流与稳恒磁场的环流：只与穿过环路的电流
