大学物理,稳恒磁场.docx

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1、大学物理,稳恒磁场第十一章稳恒磁场 磁场由运动电荷产生。磁场与电场性质有对称性,学习中应留意对比。§11-1基本磁现象 磁性,磁力，磁现象； 磁极,磁极指向性,N 极, 极,同极相斥,异极相吸。磁极不行分与磁单极。一、 电流得磁效应 1819 年，丹麦科学家奥斯特发觉电流得磁效应; 20 年,法国科学家安培发觉磁场对电流得作用。二、 物质磁性得电本质 磁性来自于运动电荷，磁场就是电流得场。注:932 年,英国物理学家狄拉克预言存在磁单极,至今科学家始终在努力找寻其存在得证据。§112磁场磁感强度 一、 磁场 磁力通过磁场传递,磁场就是又一个以场得形式存在得物质。二、 磁感强

2、度 磁感强度 得定义: （1）规定小磁针在磁场中 N 极得指向为该点磁感强度 B 得方向。若正电荷沿此方向运动,其所受磁力为零。(2)正运动电荷沿与磁感强度 B 垂直得方向运动时,其所受最大磁力 F max 与电荷电量 与运动速度大小 v 得乘积得比值,规定为磁场中某点磁感强度得大小。即:磁感强度 B 就是描写磁场性质得基本物理量。若空间各点 B得大小与方向均相等,则该磁场为匀称磁场；若空间各点 得大小与方向均不随时间变更,称该磁场为稳恒磁场。磁感强度 B 得单位：特斯拉(T)。§13毕奥萨伐尔定律 一、 毕萨定律 电流元:电流在空间得磁场可瞧成就是组成电流得全部电流元在空间产生元磁

3、感强度得矢量与。式中 μ 0 ：真空磁导率,μ 0 4π×1 -7NA2d 得大小： dB 得方向:d 总就是垂直于 I l 与 组成得平面,并听从右手定则。一段有限长电流得磁场:二、 应用 1。一段载流直导线得磁场说明: （1)导线无限长:（2)半无限长：2。圆电流轴线上得磁场磁偶极矩 探讨: (1)圆心处得磁场:x = 0 ; (2）半圆圆心处得磁场: (3)远场:x>R,引进新概念磁偶极矩则：3。载流螺线管轴线上得磁场 探讨: (1)无限长螺线管：（2)半无限长螺线管:例:求圆心处得 B。§11-4磁通量磁场得高斯定理 一、 磁感线 作法类似

4、电场线。磁感线得特点: ()B 线都就是一些无头无尾得闭合曲线; （) 线总就是与电流相套合。二、 磁场得高斯定理 。磁通量 定义: 磁通量得直观意义:穿过给定曲面得磁感线得根数。磁通量就是标量。2。磁场得高斯定理表述：通过随意闭合曲面得磁通量必为零。磁场得高斯定理否定了磁荷得存在，就是电磁场基本方程之一。§115安培环路定理 一、 安培环路定理 表述:真空中稳恒磁场内,磁感强度得环流等于穿过积分回路得全部传导电流代数与得 μ 0 倍。说明: (1)等号右边得电流有正负。(2）表达式中 B 应包括全部电流得贡献,∑ 指穿过回路得电流。(3)若电流与积分回路有 N 次链套

5、，则(）穿过回路得电流指穿过一闭合回路为边界得随意曲面上得电流。安培环路定理表明:稳恒磁场不就是保守场。二、 定理得应用 。无限长匀称载流圆柱导体得磁场。2。环形螺线管内得磁场 对细螺线管:小结:（1)严格把握定理成立条件与解题条件得区分; (2)解题步骤:依据电流对称性分析磁场分布对称性;选取适当安培回路,使 B 能以标量形式从积分号内脱出。(3)安环与毕萨得区分：毕萨普适。原则上可求随意电流得磁场：电流元得、一段电流得、整个电流得。缺点就是叉积、投影、积分都比较困难; 安环简单。但就是不能求一段或部分电流得磁场。§1-6洛仑兹力 洛仑兹力:运动电荷受到得磁场力。一、 洛仑兹力说明

6、：(1)若 q,则 F 方向为 ； (2)洛仑兹公式若空间既存在磁场，又存在电场,则运动电荷将同时受到洛仑兹力与库仑力作用。洛仑兹力特点：(1)静止电荷不受洛仑兹力作用； ()洛仑兹力对运动电荷不作功。二、 带电粒子在匀称磁场中得运动 。与平行: 结论:粒子保持原来匀速直线运动状态。与垂直: 结论：粒子作匀速率圆周运动。轨道半径； 回旋周期; 回旋频率3。与斜交(夹角为 θ）: 轨道半径回旋周期螺距三、 应用 1。质谱仪 探讨、分析同位素组成得仪器。2。滤速器 质谱仪得重要配件。3。霍尔效应R H ：霍尔系数 说明: （1)应用广泛。高斯计，大电流计，磁流体发电,自动限制等。（2）

7、依据霍尔电压极性可推断就是电子型还就是空穴型半导体材料。（3)以上说明就是从经典理论动身得,存在肯定缺陷。§11-7载流导线在磁场中所受得力-安培力一、 安培力 安培力得实质就就是金属导体中自由电子受到洛仑兹力得作用。安培定律：磁场对电流元得作用力数值上等于电流元得大小、电流元所在处磁感强度得大小及电流元与之间夹角得正弦得乘积,其方向由矢积确定。一段有限长电流受安培力说明: (1）定律无法用试验干脆验证; (2)矢量积分。只有各电流元受力方向一样时才可退化为标量积分; (）若非匀磁场,则 不行从积分号内提出; （4)特例:匀强磁场,一段长为 l 得直电流,与 得夹角为 θ

8、 方向 右手螺旋 又：θ0 或80°,则安培力为零;若 θ90°，则 F m =I B 例 1:求匀强磁场中闭合电流回路受安培力。结论: ()匀强磁场作用在闭合回路上得合力为零； （2)匀称磁场作用在随意形态导线上得磁力等于连接导线始端与终端得一段直导线上受得安培力。例:两根无限长平行载流直导线间得相互作用力。两根电流同向，相互吸引;反向,相互排斥。二、 匀强磁场对载流线圈得磁力矩 说明：（1）式子适用随意形态得平面线圈; (2)磁力矩总就是力图使磁矩方向与外磁场方向一样; (）适用条件:匀强磁场,平面线圈。例:求圆形线圈受得磁力矩。可见:磁力矩公式简化了磁力矩计算。