大学物理课件第七章恒定磁场.pptx
第七章恒定磁场7-1恒定电流电动势7-2磁场磁感应强度7-3毕奥-萨伐尔定律7-4磁场中的高斯定理7-5安培环路定理7-6磁场对运动电荷的作用7-7磁场对载流导线的作用7-8磁介质学习方法:对比法(电磁)运动电荷运动电荷磁场
7-1恒定电流电动势恒定电流和恒定磁场电流:大量电荷的定向运动。⑴导体中存在自由电荷;形成电流的两个基本条件:⑵导体中要维持一定的电场。载流子:导体中承载电荷的粒子。S
电流强度(I):单位时间内通过导体任一横截面的电量。单位:安培导体中通过任一截面的电流强度不随时间变化(I=恒量)。恒定电流(直流电):电流强度的方向:导体中正电荷的流向。
维持稳定电流的条件是在导体内部建立稳定电场恒定电场和静电场相同,也遵守静电场的高斯定理和环路定理。结论:产生恒定电场的电荷分布必须不随时间变化。电流密度定义:某点的电流密度方向:该点正电荷定向运动的方向。大小:通过垂直于该点正电荷运动方向的单位面积上的电流强度。
dI电流密度和电流强度的关系对于有限大的面积S:即电流强度等于电流密度的通量。
电流和电流密度与微观量的关系?载流子定向移动速度dS?=1j?Ivdtqn—载流子的浓度q—载流子电荷
电源和电动势如何才能形成恒定电流呢?靠静电力是不可能的。在导体中有稳恒电流流动不能单靠静电场。提供非静电力的装置就是电源,如化学电池、硅(硒)太阳能电池,发电机等。非静电力欲使正电荷从低电势到高电势。静电力欲使正电荷从高电位到低电位。电源实际上把其他形式的能量转换为电能的装置。
电动势定义:在电源内部,单位正电荷从负极到正极的过程中,非静电力所作的功称为电动势?。电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。+–?规定?的方向由负极板经内电路指向正极板,即正电荷运动的方向。(但是电动势是标量)单位:焦耳/库仑=(伏特)
常常把非静电力的作用看成是一种非静电场的作用,以表示非静电场的强度。它定义为单位正电荷所受到的非静电力,即在电源内部,电荷q从负极到正极,非静电力作的功代入电动势的定义式,得……电动势的另一定义式内电路非静电力
7-2磁场磁感应强度磁的基本现象司南勺(1)具有磁性,能吸引铁、钴、镍等物质。(2)具有磁极,分磁北极N和磁南极S。(3)磁极之间存在相互作用,同性相斥,异性相吸。(4)磁极不能单独存在。永磁体的性质:
1820年4月,丹麦物理学家奥斯特发现了小磁针在通电导线周围受到磁力作用而发生偏转。磁铁对载流导线、载流导线之间或载流线圈之间也有相互作用。实验发现:
结论:磁力是运动电荷之间相互作用的表现。电流:电荷的定向移动。永磁体:磁力也是运动电荷之间相互作用的表现。1821年,安培提出了关于物质磁性的本质假说:一切磁现象的根源是电流。磁性物质的分子中存在回路电流,称为分子电流。分子电流相当于基元磁铁,物质对外显示出磁性,取决于物质中分子电流对外界的磁效应的总和。
磁场和磁感应强度小磁针在场点处时其N极的指向。01磁感应强度的方向:运动电荷0203反映磁场性质的物理量:磁感应强度磁场稳定磁场:磁场分布不会随时间发生变化,一般可由恒定电流激发而在电流周围空间产生。运动电荷
实验:3.电荷q0沿磁场方向运动时,实验结果:(1)点电荷q0以同一速率v沿不同方向运动。4.电荷q0垂直磁场方向运动时,
(2)在垂直于磁场方向改变运动电荷的速率v,改变点电荷的电量q0。在磁场中同一场点,Fmax/q0v为一恒量;在磁场中不同场点,Fmax/q0v的量值不同。实验结果:定义磁感应强度的大小:国际单位:特斯拉(T)与速度有关的力(磁场力又称为洛伦兹力):
磁感应线1.磁感应线上任一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向一致。2.垂直通过单位面积的磁感应线条数等于该处磁感应强度B的大小。磁感应线(B线):
条形磁铁周围的磁感应线
直线电流的磁感应线磁感应线为一组环绕电流的闭合曲线。
圆电流的磁感应线I
磁感应线的特点:磁感应线是连续的,不会相交。磁感应线是围绕电流的一组闭合曲线,没有起点,没有终点。通电螺线管的磁感应线
7-3毕奥-萨伐尔定律称为真空磁导率。表述:电流元在空间点产生的磁场为:毕奥-萨伐尔定律在国际单位制中
叠加原理:给出任一电流产生的磁场的分布。毕-萨定律+叠加原理原则上可以求得任意电流的磁场
例1直线电流的磁场。各电流元产生的磁场方向相同,磁场方向垂直纸面向里