《大学物理 少学时 第3版 教学课件 ppt 作者 张宇 第08章 稳恒磁场01-电流与电动 比奥萨伐尔定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理 少学时 第3版 教学课件 ppt 作者 张宇 第08章 稳恒磁场01-电流与电动 比奥萨伐尔定律（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第三篇 电磁学,第七章 静电场 第八章 稳恒磁场 第九章 电磁感应与电磁场,2,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,3,一、电流 电流密度,单位时间内通过截面S 的电量,电流单位: A（安培）,8.1 电流与电动势,电暖器： 5.5A 热水器： 4A 空 调：制冷 89A 制热 910A 电炉子：4.5A,1. 电流强度,4,2. 电流密度,单位时间内过该点附近垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷。电流密度矢量沿正电荷运动方向。,对大块导体不
2、仅需用物理量电流强度来描述，还需建立电流密度的概念 进一步描述电流强度的分布。,例如：电阻法探矿,5,3. 稳恒电流,若闭合曲面 S 内的电荷不随时间而变化，导体内流有恒定电流,单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此时间内闭合曲面里电荷的减少量。,或：,电荷守恒定律,1）稳恒电流的电路必须闭合 2）对一段无分支的稳恒电路 其各横截面的电流强度相等,6,电流,电导率,电阻, 是电阻率，,欧姆定律的微分表达式：,4. 欧姆定律,7,非静电力：能不断分离正负电荷，并使正电荷逆静电场方向运动。,电源：提供非静电力的装置。,二、电源的电动势,非静电力，维持回路中具有稳定的电流。,非静电力驱动电荷
3、q 由 B 极板运动到 A 极板所做的功：,定义：非静电场场强 为单位正电荷所受的非静电力。,即：,或：,8,对于闭合回路，电动势的定义式为单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功。,定义：电动势为非静电力驱动单位正电荷由 B 极板运动到 A 极板所做的功。,即：,则：,9,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,10,1. 基本磁现象,1.磁体与磁体（磁极、磁力）,2. 磁体对电流,3. 电流对磁体,（1820年奥斯特实验）,4. 磁体对运动
4、电荷,5. 电流对电流,8.2 磁场 磁感应强度,一、 基本磁现象 磁场,11,（1） 奥斯特实验（1820年 ）,电流激发磁场,奥斯特 Hans Christian Oersted 17771851,丹麦物理学家。1794年考入哥本哈根大学，1799年获博士学位。1806年起任哥本哈根大学物理学教授。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。,12,（2） 安培实验（1820年 ）,安德烈玛丽安培 Andr-Marie Ampre 17751836,法国物理学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和化学也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓
5、氏命名。 安培最主要的成就是18201827年对电磁作用的研究 。他研究了两根载流导线存在相互影响，相同方向的平行电流彼此相吸，相反方向的平行电流彼此相斥。,真空磁导率。,13,2. 磁 场,14,二、磁感强度矢量 的定义,带电粒子在磁场中运动受到力的作用洛仑兹力,实验发现带电粒子在磁场中沿某一特定直线方向运动时不受力；,带电粒子在磁场中沿其他方向运动时， 垂直于 与某特定方向所组成的平面；,当带电粒子在磁场中垂直于此特定方向运动时受力最大；,15,大小与 无关。,磁感强度 的定义：当正电荷垂直于特定方向运动时，受力 ，将 方向定义为该点 的方向。,单位:特斯拉（T）,磁感强度大小,运动电荷在
6、磁场中受力：,16,半径,带电粒子在磁场中的运动,频率,运动电荷在稳恒磁场中受力,补充：,匀强磁场中,17,回旋加速器,1930年，Earnest O.Lawrence 提出了回旋加速器的理论； (1939年诺贝尔物理学奖) 1931年，他和他的学生利文斯顿研制出第一台回旋加速器， 这台加速器的磁极直径为10cm，加速电压2kV，将氘离子加 速到80keV.,18,此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.,回旋加速器,19,我国于1994年建成的第一台强流质子加速器 ，可产生数十种中短寿命放射性同位素 .,20,螺距：,应用:,磁聚焦,非均匀磁场,2
7、1,1.磁感应线,规定：曲线上每一点的切线方向表示该点的磁感强度的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度的大小。,三、磁通量 磁场的高斯定理,22,2. 磁通量 磁场的高斯定理,磁通量：通过垂直于磁感应强度方向的某个面的磁力线数为通过此曲面的磁通量。用 表示。,23,单位：韦伯（Wb）,24,磁场高斯定理：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零。 （磁场是无源场）,进入闭合曲面 S 的磁力线根数（磁通量）和流出闭合曲面 S 的磁力线根数相等。,25,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁
8、介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,26,一、毕奥萨伐尔定律,电流元在空间产生的磁场,真空磁导率,任意载流导线在点 P 处的磁感强度：,8.3 毕奥萨伐尔定律,27,例1 求有限长载流直导线外的磁场。,解：,方向均沿 z 轴的负方向,二、毕奥萨伐尔定律应用 叠加原理,28,的方向沿 z 轴的负方向。,（1）P点在载流长直导线的中垂线上,讨论：,29,（3）半无限长载流长直导线的磁场,（2）无限长载流长直导线的磁场,30,例2 真空中，半径为R 的载流导线 ，通有电流 I ，称圆电流。 求其轴线上一点 p 的磁感强度的大小和方向。,根据对称性分析知：,p,*,解：,31,32,（1）若,讨论:,（
9、2）,称为磁矩,当 时：,33,+,x,（4）,（3）几个特例,34,35,例3 如图所示，有一长为L, 半径为R的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有电流I. 设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度.,解 由圆形电流磁场公式,选讲：,36,37,讨论：,（1）P点位于管内轴线中点,（2）无限长的螺线管,即：,则：,38,（3）半无限长螺线管,（4）磁感应强度的小的分布,39,解：圆电流的磁场,向外,例4 半径 为 的带电薄圆盘的电荷面密度为 , 并以角速度 绕通过盘心垂直于盘面的轴转动 ，求圆盘中心的磁感强度。,向内,选讲：,40,例 如图载流长直导线的电流为 , 试求通过矩形面积的磁通量。,先求 ，对变化的磁场给出 后积分求,解：,
