第四章稳恒电流的礅场 研究问题:真空中稳恒磁场的基本性质和规律 教学要求: (1)掌握应用毕—萨定律求解磁场的计算方法 (2)掌握磁场的高斯定理和安培环路定理,了解 稳恒磁场的性质; (3)掌握稳恒电流的磁场对载流导线和运动电荷 作用力的规律及应用
第四章 稳恒电流的磁场 •研究问题： 真空中稳恒磁场的基本性质和规律 •教学要求： （1）掌握应用毕—萨定律求解磁场的计算方法； （2）掌握磁场的高斯定理和安培环路定理，了解 稳恒磁场的性质； （3）掌握稳恒电流的磁场对载流导线和运动电荷 作用力的规律及应用
第四章稳恒电流的礅场 §4.1基本磁现象安培定律 §42电流的磁场磁感强度 §43稳恒电流磁场的基本方程式 §44带电粒子在电场和磁场中的运动
第四章 稳恒电流的磁场 §4.1 基本磁现象 安培定律 §4.2 电流的磁场 磁感强度 §4.3 稳恒电流磁场的基本方程式 §4.4 带电粒子在电场和磁场中的运动
§4.1基本磁现象安培定律 磁现象 口电流间的相互作用力安培定律 口安培定律的应用 思考题和计算题
§4.1 基本磁现象 安培定律 • 磁现象 • 电流间的相互作用力 安培定律 • 安培定律的应用 • 思考题和计算题
磁现象 人类对磁性现象的认识始于天然磁石的研究 基本磁现象: 磁铁对磁铁的相互作用 电流对磁铁的作用 磁铁对电流的作用 电流对电流的作用 磁现象的本质: 安培分子环流假说—磁性起源于分子电流
磁现象 • 人类对磁性现象的认识始于天然磁石的研究。 • 基本磁现象： 磁铁对磁铁的相互作用 电流对磁铁的作用 磁铁对电流的作用 电流对电流的作用 • 磁现象的本质： 安培分子环流假说——磁性起源于分子电流
电流间的相互作用力安培定律 安培对磁现象的认识: 载流螺线管与条形磁铁的等效性实验 平行载流直导线相互作用实验 问题:电流之间是怎样相互作用的? 实验结论 两个载流回路间的作用力与带电体之间的相互作 用相似。任意电流周围的空间有由此电流所引起的力场存 在着,而这力场施力于场中的其它电流
电流间的相互作用力 安培定律 安培对磁现象的认识： 载流螺线管与条形磁铁的等效性实验 平行载流直导线相互作用实验 问题：电流之间是怎样相互作用的？ 实验结论： 两个载流回路间的作用力与带电体之间的相互作 用相似。任意电流周围的空间有由此电流所引起的力场存 在着，而这力场施力于场中的其它电流
电流间的相互作用力安培定律 分析: 决定电流之间相互作用的问题分解为两个比较 简单的问题 决定任意电流的磁场; 决定已知磁场作用于在这一磁场中的电流上的力 研究方法: 通过探索电流元之间的相互作用,了解电流之间 相互作用的规律
电流间的相互作用力 安培定律 分析： 决定电流之间相互作用的问题分解为两个比较 简单的问题—— 决定任意电流的磁场； 决定已知磁场作用于在这一磁场中的电流上的力。 研究方法： 通过探索电流元之间的相互作用，了解电流之间 相互作用的规律
电流间的相互作用力安培定律 电流元1对电流元2的作用力为 12dC2×(1d 21 意义:两电流元之间作用力大小为 I, sin e sin e.. de 方向由双重叉积决定。 比例系数k 107N.A2(4:真空磁导率) 4丌
电流间的相互作用力 安培定律 电流元 1 对电流元 2 的作用力为： 意义：两电流元之间作用力大小为 方向由双重叉积决定。 比例系数 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 ( ) r I d I d e dF k = 2 21 1 2 1 2 1 2 21 sin sin r I I d d dF k = 10 ( : ) 4 0 0 7 2 真空磁导率 − − k = = N A
电流间的相互作用力安培定律 安培定律: 两个载流回路之间的相互作用力为 12dC2×(1dC1×e21) 此结论与实验结果一致 两个电流元之间的作用力不符合牛顿第三定律(孤 立的电流元根本不存在),但两个闭合回路之间的作 用力完全符合牛顿第三定律
电流间的相互作用力 安培定律 安培定律： 两个载流回路之间的相互作用力为 此结论与实验结果一致 两个电流元之间的作用力不符合牛顿第三定律（孤 立的电流元根本不存在），但两个闭合回路之间的作 用力完全符合牛顿第三定律。 → = 1 2 1 2 2 2 1 2 2 1 1 2 1 ( ) C C C C r I d I d e F k
安培定律的应用 方法: 将载流回路看成是大量无限短的电流元的集合,由电流元 之间相互作用力的规律而得到电流之间的相互作用力 例题: 求两平行的无限长载流直导线之间的相互作用力 载流导线1作用于载流导线2的单位长度上的力为 2r 当两电流同方向时为吸引力,反方向时为排斥力
安培定律的应用 方法： 将载流回路看成是大量无限短的电流元的集合，由电流元 之间相互作用力的规律而得到电流之间的相互作用力。 例题： 求两平行的无限长载流直导线之间的相互作用力。 载流导线1作用于载流导线2的单位长度上的力为 当两电流同方向时为吸引力，反方向时为排斥力。 r e r I I f 2 0 1 2 = −
思考题 在安培定律的表达式中,若r→0,则dF→o,这一结 论是否正确?如何解释? 比较库仑定律在静电学中的地位与安培定律在静磁学 中的地位 把一个电流元依次放在无限长的载流直导线附近的两 点A和B,如果A点和B点到导线的距离相等,问电流 元所受到的磁力大小是否一定相等?
思考题： • 在安培定律的表达式中，若 r →0，则 dF →∞,这一结 论是否正确？如何解释？ • 比较库仑定律在静电学中的地位与安培定律在静磁学 中的地位。 • 把一个电流元依次放在无限长的载流直导线附近的两 点A和B，如果A点和B点到导线的距离相等，问电流 元所受到的磁力大小是否一定相等？