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1、一 电流,电流为通过截面S 的电荷随时间的变化率,为电子的漂移速度大小,单位: 1A,7-1 恒定电流,二 电流密度,大小规定：等于在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,恒 定 电 流,三 稳恒电流（了解）,若闭合曲面 S 内的电荷不随时间而变化，有,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 .,1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随时间变化形成恒定电场； 2）恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和环路定理），恒定电场可引入电势的概念； 3）恒定电场的存在伴随能量的转换.,恒 定 电 流,一 电源 电动势,7-2 电源 电动势,非静电力
2、: 能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动.,电源：提供非静电力的装置.,非静电电场强度 : 为单位正电荷所受的非静电力.,电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功.,电动势,电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.,电源电动势,一 磁 场,运动电荷,运动电荷,二 磁 感 强 度 的 定 义,带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.,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，此直线方向与电荷无关.,7-3 磁场 磁感强度,带电粒子在磁场中沿其他方向运动时 垂直于 与特定直线所组成的平面.,当带电粒子在磁场中垂直于此特
3、定直线运动时受力最大.,大小与 无关,磁感强度 的定义：当 正电荷垂直于 特定直线运动 时，受力 将 方 向定义为该点的 的方向.,7-3 磁场 磁感强度,单位 特斯拉,磁感强度 的定义：当 正电荷垂直于特定直线运动 时，受力 将 方 向定义为该点的 的方向.,磁感强度大小,运动电荷在磁场中受力,7-3 磁场 磁感强度,注： 电流 或运动电荷周围既有电场 又有磁场 磁场的宏观性质： 1）对运动电荷(或电流)有力的作用 2）磁场有能量 运动电荷在电磁场中受力：,洛仑兹力公式,7-3 磁场 磁感强度,一 磁 感 线,规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度 B 的方向，曲线的疏密程度表示该点
4、的磁感强度 B 的大小.,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,无头无尾 闭合曲线,1.磁感线的特征,与电流套连,与电流成右手螺旋关系,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,直线电流的磁感应线,圆电流的磁感应线,通电螺线管的磁感应线,各种典型的磁感应线的分布：,直线电流的磁感线,圆形电流的磁感线,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,直螺线管电流的磁感线,环形螺线管电流的磁感线,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,二 磁通量 磁场的高斯定理,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量.,单位,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零 （故磁场
5、是无源的.）,磁场高斯定理,7-3 磁通量 磁场的高斯定理,一 毕奥萨伐尔定律,(电流元在空间产生的磁场),真空磁导率,7-4 毕奥萨伐尔定律及应用,+,+,+,1、5 点 ：,3、7点 ：,2、4、6、8 点 ：,毕奥萨伐尔定律,例1 载流长直导线的磁场.,解,方向均沿 x 轴的负方向,二 毕奥-萨伐尔定律应用举例,的方向沿 x 轴的负方向.,无限长载流长直导线的磁场.,电流与磁感强度成右螺旋关系,半无限长载流长直导线的磁场,无限长载流长直导线的磁场,I,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 的磁感强度的方向和大小.,解 根据对称性分析,例2
6、圆形载流导线的磁场.,p,*,3）,4）,2） 的方向不变( 和 成右螺旋关系）,1）若线圈有 匝,+,x,三 磁偶极矩,说明：只有当圆形电流的面积S很小，或场点距圆电流很远时，才能把圆电流叫做磁偶极子.,例2中圆电流磁感强度公式也可写成,例3 载流直螺线管的磁场,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,（1）P点位于管内轴线中点,(2) 无限长的螺线管,（3）半无限长螺线管,或由 代入,电场时:电偶极子 磁场时:磁偶极子,电偶极矩 磁偶极矩,场量的表达形式相同,- +
7、,4）电磁学中物质分子的模型,例3 直电流磁场的特点 1)场点在直电流延长线上,2)长直载流导线中垂线上一点,各电流元产生的磁感强度方向相同 中垂线上半部分电流与中垂线下半部分电流各提供1/2的磁感强度 无限长和半无限长载流导线,必然结果,一、定理表述 在磁感强度为 的恒定磁场中,磁感强度沿任一闭合环路的线积分 等于穿 过该环路的所有电流的代数和的0倍 表达式为：,7-5 安培环路定理及应用,1）安培环路定理是稳恒电流磁场的性质方程。（稳恒电流的回路必须闭合或伸展到）,2） 说明磁场为非保守场（涡旋场）,3）证明 略,空间所有电流共同产生,在场中任取的一闭合线,L绕行方向上的任一线元,与L套连
8、的电流 如图示的 I 1 I2,4）正确理解定理中各量的含义,与L套连的电流 如图示的 I 1 I2,电流代数和,I 值采样的面积： 以L为边界的任意面积的电流强度值,电流正负的规定： 与L绕行方向成右螺的电流取正 如图示的电流 I 1取正 电流I2 取负,如何理解I 值采样的面积： 电流强度的定义是： 单位时间通过某个面积的电量 所以 谈论电流强度必须指明面积 在稳恒电流的情况下 因为电流强度处处相等 所以在哪个面积处取值都相同,问 1） 是否与回路 外电流有关？,2）若 ，是否回路 上各处 ？ 是否回路 内无电流穿过？,二 安培环路定理的应用举例,例1 求长直密绕螺线管内磁场,解 1 )
9、对称性分析螺旋管内为均匀场 , 方向沿轴向, 外部磁感强度趋于零 ，即 .,无限长载流螺线管内部磁场处处相等 , 外部磁场为零.,2 ) 选回路 .,磁场 的方向与电流 成右螺旋.,例1 有限长均匀带电直圆筒，知道面电荷密度和旋转角速度，求其磁矩或者电场分布。,当 时，螺绕环内可视为均匀场 .,例2 求载流螺绕环内的磁场,2）选回路 .,解 1） 对称性分析；环内 线为同心圆，环外 为零.,令,例3 无限长载流圆柱体的磁场,解 1）对称性分析,2）选取回路,的方向与 成右螺旋,例4 无限长载流圆柱面的磁场,解,例1 如图所示 长直电流I1和长为L的电流I2平行共面，相距为a。求I2受I1的磁场
10、力。,解：在电流上任取一电流元,电流I1在电流元 处磁感强度为,方向垂直纸面向里,安培力,由于各电流元受力方向相同 所以，合力方向指向I1 （如图）,7-6 平行和垂直导体间的相互作用力,合力大小：,由于各电流元处磁感强度相同,代入数据得,例2 如图所示 长直电流I1和长为L的电流I2垂直共面 相距为a 求I2受I1的磁场力,解：建坐标系如图,在坐标x处取电流元,安培力,电流I1在x处磁感强度为,方向如图,安培力大小为,因为各电流元受力方向相同，所以大小直接相加 合力为：,方向：垂直电流I2平行电流I1,多导体受力如何分析？,凡是能产生磁场的物理量均称电流,1）传导电流 载流子定向运动 2）位移电流 变化的电场,全电流,全电流定理,8-4 位移电流，与变化电场相联系的磁场,讨论： 1）电流概念的推广,位移电流仅仅从产生磁场的能力上定义 仅此而已,2）其它方面均表现出与传导电流不同,如在真空中 位移电流不伴有电荷的任何运动 所以谈不上产生焦耳热,
