比奥萨伐尔定律学习教案.pptx

会计学1比奥萨伐尔定律比奥萨伐尔定律第一页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2（2 2）载流直导线的磁场）载流直导线的磁场:无限长载流直导线无限长载流直导线:直导线延长线上直导线延长线上:（3 3）载流圆环）载流圆环载流圆弧载流圆弧I IR第1页/共42页第二页，编辑于星期日：十六点 三十四分。3（4 4）无限长直螺线管内部的磁场）无限长直螺线管内部的磁场第2页/共42页第三页，编辑于星期日：十六点 三十四分。4一一 毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场电流元在空间产生的磁场)真空磁导率真空磁导率 P*第3页/共42页第四页，编辑于星期日：十六点 三十四分。5 任意载流导线在点任意载流导线在点 P 处的磁感强度处的磁感强度P*磁感强度磁感强度叠加原理叠加原理第4页/共42页第五页，编辑于星期日：十六点 三十四分。6例例1.判断下列各点磁感强度的方向和大小判断下列各点磁感强度的方向和大小.1、5点点：3、7点点：2、4、6、8 点点：毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律12345678二二 毕奥萨伐尔定律应用举例毕奥萨伐尔定律应用举例第5页/共42页第六页，编辑于星期日：十六点 三十四分。例例例例2 2 直电流的磁场。直电流的磁场。直电流的磁场。直电流的磁场。解：解：每个电流元产生磁场同方向每个电流元产生磁场同方向PCD*（1）判断电流元产生磁场的方向是否一致(1)大小大小第6页/共42页第七页，编辑于星期日：十六点 三十四分。PCD*重点：重点：1 1，2 2的确定！的确定！第7页/共42页第八页，编辑于星期日：十六点 三十四分。1.无限长载流长直导线的磁场。无限长载流长直导线的磁场。PCD+2.半无限长载流直导线半无限长载流直导线3.直导线延长线上直导线延长线上第8页/共42页第九页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2023/2/2710 无限长载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场IBIBX X 电流与磁感强度成电流与磁感强度成右手螺旋关系右手螺旋关系第9页/共42页第十页，编辑于星期日：十六点 三十四分。例例14-2 圆电流轴线上的磁场。圆电流轴线上的磁场。解：解：yxzRopz因为圆线圈上各个电流元在P点产生的磁感应强度的方向是不同的，所以只能用它的矢量矢量表示：第10页/共42页第十一页，编辑于星期日：十六点 三十四分。例例2 圆电流轴线上的磁场。圆电流轴线上的磁场。解：解：垂直分量抵消！垂直分量抵消！yxzRopz第11页/共42页第十二页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2023/2/2713载流圆环载流圆环载流圆弧载流圆弧I II I圆心角圆心角 圆心角圆心角第12页/共42页第十三页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2023/2/2714小结：小结：小结：小结：利用毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律求解任意形状的载流导求解任意形状的载流导线所产生的磁场的注意事项：线所产生的磁场的注意事项：（1）如果方向都一致，）如果方向都一致，可以简化可以简化为为（2）如果方向不一致，）如果方向不一致，可以写为可以写为分析分析任意任意电流元产生磁场的方向是否一致电流元产生磁场的方向是否一致可以先求出所有电流元在某个坐标轴上分量的代数和，进可以先求出所有电流元在某个坐标轴上分量的代数和，进而求出总的磁感应强度。而求出总的磁感应强度。第13页/共42页第十四页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2023/2/2715练练习习求圆心求圆心O O点的点的如图，如图，O OI I第14页/共42页第十五页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2023/2/2716IS3.磁偶极矩磁偶极矩(magnetic dipole moment)IS说明说明：只有当圆形电流的面积：只有当圆形电流的面积S很小，或场点距圆电流很小，或场点距圆电流很远时，才能把圆电流叫做很远时，才能把圆电流叫做磁偶极子磁偶极子.圆电流磁感强度公式在圆电流磁感强度公式在时可写成时可写成第15页/共42页第十六页，编辑于星期日：十六点 三十四分。17 如图所示，有一长为如图所示，有一长为l，半径为，半径为R的载流的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为密绕直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有，通有电流电流I.设把螺线管放在真空中，求管内轴设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度线上一点处的磁感强度.例例3 载流直螺线管内部的磁场载流直螺线管内部的磁场.PR*第16页/共42页第十七页，编辑于星期日：十六点 三十四分。18螺线管可看成许多螺线管可看成许多薄片组成，一个薄片相当于薄片组成，一个薄片相当于一个圆电流一个圆电流PR*O解解由圆形电流磁场公式由圆形电流磁场公式dx第17页/共42页第十八页，编辑于星期日：十六点 三十四分。19R*O第18页/共42页第十九页，编辑于星期日：十六点 三十四分。20R*O第19页/共42页第二十页，编辑于星期日：十六点 三十四分。21 讨讨 论论（1）P点位于管内点位于管内轴线中点轴线中点R*P第20页/共42页第二十一页，编辑于星期日：十六点 三十四分。22若若R*P第21页/共42页第二十二页，编辑于星期日：十六点 三十四分。23对于无限长的对于无限长的螺线管螺线管 或由或由故故R*P第22页/共42页第二十三页，编辑于星期日：十六点 三十四分。24（2）半无限长）半无限长螺线管的一端螺线管的一端 比较上述结果可以看出，半比较上述结果可以看出，半“无限长无限长”螺线螺线管轴线上端点的磁感强度只有管内轴线中点磁感管轴线上端点的磁感强度只有管内轴线中点磁感强度的一半强度的一半.R*P第23页/共42页第二十四页，编辑于星期日：十六点 三十四分。25xBO 下图给出长直螺线管内轴线上磁感强度的分下图给出长直螺线管内轴线上磁感强度的分布布.从图可以看出，密绕载流长直螺线管内从图可以看出，密绕载流长直螺线管内轴线中部附近的磁场完全可以视作均匀磁场轴线中部附近的磁场完全可以视作均匀磁场.第24页/共42页第二十五页，编辑于星期日：十六点 三十四分。26四四.运动电荷的磁场运动电荷的磁场 考虑一段导体，其截面积为考虑一段导体，其截面积为S，其中载流子的密度为其中载流子的密度为n，载流子带，载流子带电电q，以漂移速度，以漂移速度 运动。运动。毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律：这段导体内的运这段导体内的运动电荷数为动电荷数为第25页/共42页第二十六页，编辑于星期日：十六点 三十四分。27+适用条件适用条件一个运动电荷的磁场一个运动电荷的磁场个电荷产生个电荷产生，则，则第26页/共42页第二十七页，编辑于星期日：十六点 三十四分。28 例例4 半径为半径为 的带电薄圆盘的电荷的带电薄圆盘的电荷面密度为面密度为 ，并以角，并以角速度速度 绕通过盘心垂绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，直于盘面的轴转动，求求圆盘圆盘中心中心的磁感强的磁感强度度.第27页/共42页第二十八页，编辑于星期日：十六点 三十四分。29解法一解法一 圆电流的磁场圆电流的磁场向外向外向内向内第28页/共42页第二十九页，编辑于星期日：十六点 三十四分。30解法二解法二 运动电荷的磁场运动电荷的磁场第29页/共42页第三十页，编辑于星期日：十六点 三十四分。31本章目录本章目录7 7-5 5 磁磁 通通 量量 磁磁场场的的高高斯斯定定理理磁通量磁通量 的定义和计算磁感应强度方向的定义（2）磁场高斯定理的理解）磁场高斯定理的理解重点重点:第30页/共42页第三十一页，编辑于星期日：十六点 三十四分。32条形磁铁周围的磁感应线规定：磁铁的北级（规定：磁铁的北级（N)所指方向为磁场方向所指方向为磁场方向第31页/共42页第三十二页，编辑于星期日：十六点 三十四分。33北级（北级（N)指指向磁场方向向磁场方向第32页/共42页第三十三页，编辑于星期日：十六点 三十四分。34直线电流的磁感应线 磁感应线为一组环磁感应线为一组环绕电流的闭合曲线。绕电流的闭合曲线。I第33页/共42页第三十四页，编辑于星期日：十六点 三十四分。35磁感应强度磁感应强度方向：方向：切线切线磁感应强度磁感应强度大小大小：1.1.磁力线（磁感应线）磁力线（磁感应线）7-5 7-5 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理 磁感应线上任一点的切线方向都与磁感应线上任一点的切线方向都与该点的该点的磁感应强度磁感应强度的方向一致。的方向一致。垂直通过单位面积的磁感应线条数等于该处磁感应强度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。的大小。第34页/共42页第三十五页，编辑于星期日：十六点 三十四分。2、磁通量、磁通量穿过磁场中任一曲面的磁力线的条数穿过磁场中任一曲面的磁力线的条数单位单位 通过小面元磁通量通过小面元磁通量第35页/共42页第三十六页，编辑于星期日：十六点 三十四分。37（1）静电场高斯定理：）静电场高斯定理：3 3、磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理+（2）对磁场来说：）对磁场来说：第36页/共42页第三十七页，编辑于星期日：十六点 三十四分。38 物理意义：物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（等于零（故磁场是故磁场是无源的无源的）.磁场高斯定理磁场高斯定理第37页/共42页第三十八页，编辑于星期日：十六点 三十四分。39I直线电流的磁力线直线电流的磁力线圆电流的磁力线圆电流的磁力线I通电螺线管的磁力线通电螺线管的磁力线1 1、每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，磁力线是、每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，磁力线是无头无尾的闭合回线。无头无尾的闭合回线。磁场是无源场磁场是无源场。第38页/共42页第三十九页，编辑于星期日：十六点 三十四分。40静电场为有源场！静电场为有源场！磁场与电场不同等的磁场与电场不同等的原因：自然界无磁单极原因：自然界无磁单极磁场为无源场！磁场为无源场！第39页/共42页第四十页，编辑于星期日：十六点 三十四分。412.在均匀磁场在均匀磁场 中，过中，过YOZ平面内平面内面积为面积为S的磁通量。的磁通量。1.求均匀磁场中求均匀磁场中半球面的磁通量半球面的磁通量课课堂堂练练习习第40页/共42页第四十一页，编辑于星期日：十六点 三十四分。42 例例7-6 如图载流长直导线的电流为如图载流长直导线的电流为，试求通过矩形面积的磁，试求通过矩形面积的磁通量。通量。解：解：先求先求 ，对变磁场给出，对变磁场给出 后积分求后积分求第41页/共42页第四十二页，编辑于星期日：十六点 三十四分。