第十一章稳恒磁场 静止的电荷周围存在电场,而运动的电荷周围不但有 电场而且还存在磁场~电磁场 本章着重讨论稳恒电流(或相对参考系以恒定速度运动 的电荷)激发稳恒磁场~不随时间变化的磁场的规律和 性质。 主要内容 ①引入描述磁场的基本物理量~磁感强度B; ②介绍电流激发磁场的规律~毕奥一萨伐尔定律; ③反映磁场性质的基本定理~磁场的高斯定理和安培环 路定理; ④磁场对运动电荷、电流的作用力~洛伦兹力、安培力
第十一章 稳恒磁场 静止的电荷周围存在电场，而运动的电荷周围不但有 电场而且还存在磁场～电磁场。 本章着重讨论稳恒电流(或相对参考系以恒定速度运动 的电荷)激发稳恒磁场～不随时间变化的磁场的规律和 性质。 主要内容 ②介绍电流激发磁场的规律～毕奥—萨伐尔定律； ③反映磁场性质的基本定理～磁场的高斯定理和安培环 路定理； ④磁场对运动电荷、电流的作用力～洛伦兹力、安培力。 ①引入描述磁场的基本物理量～磁感强度 B ；
结构框图 磁感应强毕萨一磁场的高斯定理磁场的 运 度「定律 基本性质 动磁 安培环路定理 电场 荷 洛仓兹力一带电粒子在磁场中的运动一霍耳效应 的稳 相恒 安培定律 磁力和磁力矩 磁力的功 互 磁 作场顺磁质、抗磁质和强度」环路定理 用 磁场 介质中的安培 铁磁质的磁化 学时:10
结构框图 运 动 电 荷 间 的 相 互 作 用 磁 场 稳 恒 磁 场 磁感应强 度 毕-萨 定律 磁场的高斯定理 安培环路定理 磁场的 基本性质 洛仑兹力 安培定律 带电粒子在磁场中的运动 霍耳效应 磁力和磁力矩 磁力的功 顺磁质、抗磁质和 铁磁质的磁化 磁场 强度 介质中的安培 环路定理 学时：10
本章研究方法与静电场非常相似,应有意识地对比。 常用的数学知识:①矢量叉乘②微积分(定积分) 引言:基本磁现象( Basic magnetic phenomena) 基本磁现象 ①我国是发现并最早应用磁现象的国家; 磁现象的发现要比电现象早得多。公元前六、七世 纪(春秋战国时期),就发现磁石吸铁现象; 东汉时期,发明了磁性指南器具~“司南”;十 世纪北宋时,发明了“指南针” 明朝郑和七下西洋比哥仑布、达加玛早半世纪
本章研究方法与静电场非常相似，应有意识地对比。 常用的数学知识：①矢量叉乘 ②微积分(定积分) 引言：基本磁现象（Basic Magnetic phenomena） 磁现象的发现要比电现象早得多。公元前六、七世 纪（春秋战国时期），就发现磁石吸铁现象； 东汉时期，发明了磁性指南器具～“司南”；十一 世纪北宋时，发明了“指南针” 。 明朝郑和七下西洋比哥仑布、达加玛早半世纪 一、基本磁现象 ①我国是发现并最早应用磁现象的国家；
②永久磁铁及其特性 天然磁铁-磁铁矿(F=3O4) 人造磁铁:用Ni、Fe、Co合金制成条形、马蹄形等, 再放入通有电流的线圈中磁化成为永久磁铁。 特性(演示) N S ·能吸引铁、钴、镍等物质-这种性质叫磁性 ·条形磁铁或磁针两端磁性特 别强~磁极 具有两极且同性磁极相斥,异性磁极相吸。°。∞6 ○○
②永久磁铁及其特性 天然磁铁----磁铁矿（Fe3O4） 人造磁铁：用Ni、Fe、Co合金制成条形、马蹄形等， 再放入通有电流的线圈中磁化成为永久磁铁。 S N 特性(演示)： N S •能吸引铁、钴、镍等物质--这种性质叫磁性 S N •条形磁铁或磁针两端磁性特 别强～磁极 •具有两极且同性磁极相斥，异性磁极相吸
·指向性: 将磁针悬挂或支撑使其能在水平面内自由转动,磁针 自动地转向南北方向。 指向北方的磁极~北极N;指向南方的磁极~北极S 磁铁具有指向性的事实说明: 地球本身就是一个巨大的磁体,其N极位于地理南 极附近,其S极位于地理北极附近
N S •指向性： 指向北方的磁极～北极N；指向南方的磁极～北极S。 磁铁具有指向性的事实说明： 地球本身就是一个巨大的磁体，其N极位于地理南 极附近，其S极位于地理北极附近。 将磁针悬挂或支撑使其能在水平面内自由转动，磁针 自动地转向南北方向
·目前还无法获得磁单极~磁极不能单独存在。 N=NN NSN SNSNSNSN SN的 磁性、极性和极性的不可分割性 电流的磁效应 早期人们认为电现象和磁现象互不相干,直到十九 世纪初,才发现二者的联系 1.载流直导线的磁效应 从1807年~1820年4月,丹麦物理学家奥斯特发现: 载流直导线周围的磁铁会受到力的作用而发生偏转
•目前还无法获得磁单极～磁极不能单独存在。 S N SN SN SN SN SN SN SN SN S N S N S N S N S N S N 磁性、极性和极性的不可分割性 二、电流的磁效应 早期人们认为电现象和磁现象互不相干，直到十九 世纪初，才发现二者的联系。 1.载流直导线的磁效应 从1807年～1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现： 载流直导线周围的磁铁会受到力的作用而发生偏转
演示: 如果周围没有其它磁性物质,小磁针仅受地磁场作 用指向南北; 当导体通有电流时,小磁针发生偏转,达到一新的 平衡位置。 说明: 电流对磁极有作用力,电流也能激发磁场与磁铁一样。 2.1820年9月法国物理学家安培发现磁场对电流有作用 力;后来,又发现载流导线之间或载流线圈之间也有 相互作用
演示： I •如果周围没有其它磁性物质，小磁针仅受地磁场作 用指向南北； •当导体通有电流时，小磁针发生偏转，达到一新的 平衡位置。 •说明： 电流对磁极有作用力，电流也能激发磁场与磁铁一样。 2.1820年9月法国物理学家安培发现磁场对电流有作用 力；后来，又发现载流导线之间或载流线圈之间也有 相互作用
演示:
N SS F I S N 演示： I I I
以上实验说明 ①电流周围具有磁性。且电流与磁铁、电流与电流之 间通过磁场相互作用。 ②载流线圈的N、S极可用右手螺旋法则定出。 TaTt S 电现象和磁现象之间是紧密联系的,电流和磁铁均能 在其周围激发磁场,磁场对电流和磁铁均施加作用力 问题:电流和磁铁在磁现象中作用相似,谁为根本?
以上实验说明： ②载流线圈的N、S极可用右手螺旋法则定出。 电现象和磁现象之间是紧密联系的，电流和磁铁均能 在其周围激发磁场，磁场对电流和磁铁均施加作用力。 问题： N S ①电流周围具有磁性。且电流与磁铁、电流与电流之 间通过磁场相互作用。 电流和磁铁在磁现象中作用相似，谁为根本？
三、磁性的起源~物质磁性的电本质。 安培假说:(1822年) ①一切磁现象都是电流产生的(或运动电荷) ②磁铁的磁性是分子电流产生的 这一假说又称分子环流假说。 物质由分子组成,分子(电子()核旋转,自旋 原子核(+):质子、中子 电子的运动形成电流,激发磁场。一个分子可能含 多个原子,每个原子又可含多个电子。 个分子所有运动着的电子激发的磁场,从总的 效果看,相当于一个环形电流所激发的磁场,此环 形电流~分子电流
三、磁性的起源～物质磁性的电本质。 安培假说：（1822年） ①一切磁现象都是电流产生的（或运动电荷） ②磁铁的磁性是分子电流产生的。 这一假说又称分子环流假说。 •物质由分子组成，分子 电子(-):绕核旋转，自旋 原子核(+):质子、中子 •电子的运动形成电流，激发磁场。一个分子可能含 多个原子，每个原子又可含多个电子。 一个分子所有运动着的电子激发的磁场，从总的 效果看，相当于一个环形电流所激发的磁场，此环 形电流～分子电流