第十章磁场 本章研究真空中稳恒电流所激发的恒定磁场的物理性质 磁感应强度的定义; 毕奥-萨伐尔定律; 磁场的高斯定理; 包括 安培环路定理; 磁场对运动电荷的作用; 磁场对电流的作用; 磁力的功
第十章 磁场 本章研究真空中稳恒电流所激发的恒定磁场的物理性质。 磁感应强度的定义； 毕奥---萨伐尔定律； 磁场的高斯定理； 安培环路定理 ； 磁场对运动电荷的作用； 磁场对电流的作用； 磁力的功。 包括
重点 基本概念:磁感应强度,磁通量,电流磁矩, 基本规律:磁场叠加原理, 毕-萨定律及其应用, 稳恒磁场高斯定理和环路定理 磁场的基本性质(无源场、涡旋场) 基本计算:稳恒磁场B分布, 洛仑兹力,安培力,磁力矩, 难点 运动电荷之间的相互作用,磁场是电场的相对论效应, 磁介质
难点 运动电荷之间的相互作用，磁场是电场的相对论效应， 磁介质， 重点 基本概念：磁感应强度，磁通量，电流磁矩， 基本规律：磁场叠加原理， 毕－萨定律及其应用， 稳恒磁场高斯定理和环路定理， 磁场的基本性质（无源场、涡旋场） 基本计算：稳恒磁场 分布， 洛仑兹力，安培力，磁力矩， B
.早期的磁现象 公元前六、七世纪就已有了关于天然磁石的记载 公元前250年左右,出现了古代指南器—司南的记载。 公元11世纪(北宋)沈括创制了航海用的指南针。 磁现象的发现比电现象早很多。东汉王充“司南勺”, 北宋沈括航海用指南针“四大发明”。 磁铁磁性最强区域称为磁极。磁铁指向北方的磁极为磁北 极或N极;指向南方的为磁南极或S极。 同号磁极互相排斥,异号磁极互相吸引。 磁极周围存在磁场,处于磁场中的其它磁极或运动电 荷,都要受到磁场的作用力,此作用力称为磁场力或磁力。 磁场力是通过磁场这种特殊物质传递的
一.早期的磁现象 公元前六、七世纪就已有了关于天然磁石的记载。 公元前250年左右，出现了古代指南器——司南的记载。 公元11世纪（北宋）沈括创制了航海用的指南针。 磁现象的发现比电现象早很多。东汉王充“司南勺”， 北宋沈括航海用指南针“四大发明”。 磁极周围存在磁场，处于磁场中的其它磁极或运动电 荷，都要受到磁场的作用力，此作用力称为磁场力或磁力。 磁场力是通过磁场这种特殊物质传递的。 磁铁磁性最强区域称为磁极。磁铁指向北方的磁极为磁北 极或N极；指向南方的为磁南极或S极。 同号磁极互相排斥，异号磁极互相吸引
1819年奥斯特发现,放在载流导线周围的磁针 会受到磁力作用而发生偏转。奥斯特发现电流的磁 效应后,人们才认识到磁与电的密切联系。 1820年,安培发现放在磁铁附近的载流导线或 线圈也会受到磁力作用而发生运动,而后又发现 载流导线之间也会发生相互作用。 1822年安培由此提出了物质磁性本质的假说,即 切磁现象的根源是电流,构成物质的分子中都存在 有回路电流一一分子电流
1819年 奥斯特发现，放在载流导线周围的磁针 会受到磁力作用而发生偏转。奥斯特发现电流的磁 效应后，人们才认识到磁与电的密切联系。 1820年，安培发现放在磁铁附近的载流导线或 线圈也会受到磁力作用而发生运动，而后又发现 载流导线之间也会发生相互作用。 1822年安培由此提出了物质磁性本质的假说，即 一切磁现象的根源是电流，构成物质的分子中都存在 有回路电流――分子电流
安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构 的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成 的,电子的绕核运动就形成了经典概念的电流。 磁现象与电现象有很多类似,在自然界有独立 存在的电荷,却至今没找到独立存在的磁荷,即所 谓“磁单极子”。 寻找“磁单极子”是当今科学界面临的重大课题之一
磁现象与电现象有很多类似，在自然界有独立 存在的电荷，却至今没找到独立存在的磁荷，即所 谓“磁单极子”。 寻找“磁单极子”是当今科学界面临的重大课题之一。 安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构 的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成 的，电子的绕核运动就形成了经典概念的电流
§10.2磁感应强度 运动 磁场 运动 电荷 电荷 稳恒电流周围>稳恒磁场 运动电荷在周围空间激发磁场,电流或运动电荷 之间相互作用的磁力是通过磁场而作用的,磁场 是物质存在的一种形式。 1磁场的特征: (1)在磁场中的运动电荷、载流导体 磁性介质等受磁场力作用。 (2)运动电荷、载流导体在磁场中运动 时,磁力作功 磁场具有能量
运动电荷在周围空间激发磁场，电流或运动电荷 之间相互作用的磁力是通过磁场而作用的,磁场 是物质存在的一种形式。 运动 电荷 磁场 运动 电荷 稳恒电流周围 稳恒磁场 1.磁场的特征： （1）在磁场中的运动电荷、载流导体、 磁性介质等受磁场力作用。 （2）运动电荷、载流导体在磁场中运动 时，磁力作功。—— 磁场具有能量 §10.2 磁感应强度
磁感应强度 1.定义:1B≈1 ×E 磁场是电场的相对论效应 [例]相对于观察者以u匀速直线运动的点电荷的磁场 u 在0 C 得: B 4r 定义真空磁导率: 4兀×9×10° 4丌×10-Ns2C2 (3×10)2
一. 磁感应强度 1. 定义： 磁场是电场的相对论效应 u E c B = 2 1 [例] u 相对于观察者以 匀速直线运动的点电荷的磁场 q u r P = → 0 c u 在 u c 条件下 得： 3 0 4 r qu r B = 7 2 -2 8 2 9 0 0 2 4 10 N s C (3 10 ) 1 4 9 10 − = = = c 定义真空磁导率：
2.磁场叠加原理 若空间不止一个运动电荷,则空间某点总磁感应强度等 于各场源电荷单独在该点激发的磁感应强度的矢量和: B=∑B 练习:P.30910-5 已知:L=0.1m,q=100C,v=1ms,a=0.lm 求:B0=? L+a 解:在L上取dq=rdy d a dB的大小,方向? x O
2. 磁场叠加原理 B =Bi 若空间不止一个运动电荷，则空间某点总磁感应强度等 于各场源电荷单独在该点激发的磁感应强度的矢量和： 练习：P.309 10-5 已知： ? B0 = 0 1m , 10 C , 1ms , 0 1m 10 -1 L = . q = v = a = . − 求： a o x y L + a q v → 解： y L q 在 L 上取 dq = d B的大小，方向？ d d q
y dq以节沿+x运动 L+a dr u dgvysin 900 atdBo x uoqvdy 方向⑧ fLy 各q在O点处dB同向: L+a b=dB= 10q 1(0q )=5×10°(T 4 Ly 4l aa+L 方向垂直于纸面向里
以 v 沿 + x 运动 dq = = 4 d 4 d sin 90 d 2 0 3 0 0 0 方向 Ly qv y y qvy B 各 在 点处 B 同向： dq o d ) 5 10 (T) 1 1 ( 4 4 d d 0 -6 2 0 = + = = = − + L a a L qv Ly qv y B B L a a 方向垂直于纸面向里。 a o x y L + a q v d q → dB0
二.毕一沙定律 1820年:奥斯特发现电流的磁效应 求解电流磁场分布基本思路: 将电流视为 电流元磁场公式一电流磁场分布 电流元的集合磁场叠加原理 毕一沙定律:电流元产生磁场的规律,与点电荷电场 公式作用地位等价 B↑ dE~ldl×r rIdi 4gr
二.毕 — 沙定律 1820年: 奥斯特发现电流的磁效应 求解电流磁场分布基本思路： 将电流视为 电流元的集合 电流元磁场公式 磁场叠加原理 电流磁场分布 毕 — 沙定律：电流元产生磁场的规律,与点电荷电场 公式作用地位等价 3 0 4 d d r I l r B = . r P B d I I l d