基本磁现象讲稿.ppt

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1、基本磁现象第一页，讲稿共五十三页哦V135)r1r1(4QV5.BA0B V45r4QVB0B P25习题集作业答案6.R6QqVqE00D0pD 0)E-(EWpOpO D0pOpDODV-q)E-(EW D0pDpDVq)E-(EW 9.有源场保守场2（2）)r(3RR8QV22301r4QV02（一）7.A、D；10.B、D第二页，讲稿共五十三页哦R1R2q1q2201r4qE)R1-R1(4qdrr4qldEVV2101RR201RR212121（一）7A、D第三页，讲稿共五十三页哦R1R2q1q220210121111R4qR4qVVV 解法2：20220122122R4qR4qVV

2、V r=R1处的电势r=R2处的电势201101212R4qR4qVVV 第四页，讲稿共五十三页哦 abc1E2E（一）80212EE 021aEEE0EEE21b 021cEEEB第五页，讲稿共五十三页哦OQABr（二）5.（1）VA 0 0.050.220rr0VBBdrr4QdrEldEVAB（2）V 0 0.220r0VBBdrr4QdrEldEVB第六页，讲稿共五十三页哦AOCDB-QaR+QPVO=VAO+VBO=0R6QR4Q3R4QVVV000BDADD D点的电势能R6QqVqE00D0PD 0)VqV(q)E(EWO00POPO D0O0D0POPDODVq)VqV(q)E

3、(EW D0D00PDPDVq)VqV(q)E(EW （二）6第七页，讲稿共五十三页哦ABCDOaaa（四）1（2）解：OCDOBCOABOVVVVxdxxOCDOABVVln24x4dxx4dqdVV02aa0 xx0CDOCDDc0a00BCOBC4a4ddVVldq第八页，讲稿共五十三页哦2（2）RQP1R2Rr11dEdEdEVlll1p（1）0 r R（2）R r r4QdEdEV0r22ll2PP20 r RR r 空间0301rR4QrE 0202rr4QE 第九页，讲稿共五十三页哦8-1基本磁现象一、电和磁1、magnetMagnesia2、“磁学之父”-吉尔伯特第十页，讲稿共

4、五十三页哦1820年奥斯特发现了电流的磁效应二、磁体：天然磁石：Fe3O2；人造磁体：Fe、Co、Ni 等合金 第十一页，讲稿共五十三页哦巨大的磁体 地球（1）.地磁场的性质 地磁场不是个静止不变的场。地磁极相对于地理位置在慢慢地变化，在过去的八千万年里，地磁场的方向已经翻转了若干次，以五万年到几百万年为一周期重复，距现在最近的翻转大约发生在一万二千四百年以前。地磁场的强度也在不断变化。从1670年以来，地磁场强度已经下降了15%，按此速率，到4000年地磁场的强度将降为零。形成第十二页，讲稿共五十三页哦视频第十三页，讲稿共五十三页哦 极 光 第十四页，讲稿共五十三页哦第十五页，讲稿共五十三页

5、哦第十六页，讲稿共五十三页哦第十七页，讲稿共五十三页哦（2）地磁场对生物界的影响地磁场的翻转影响生物界的进化。7000万年前的一次翻转；7种低等生物灭绝。磁场与人类的一些疾病有关。第十八页，讲稿共五十三页哦人体磁场 第十九页，讲稿共五十三页哦吃罐装蚕豆后小孩的腹部磁场图喝凉水后中年人腹部磁场图电焊工的肺部磁场图第二十页，讲稿共五十三页哦第二十一页，讲稿共五十三页哦2.奥斯特实验（1820年）通电导线附近的磁针受到力的作用而偏转。AOST.AVI第二十二页，讲稿共五十三页哦1777年8月11日 奥斯特生于丹麦1794年 进入哥本哈根大学1799年 获哲学博士学位1806年 哥本哈根大学教授182

6、0年4月 发现电流磁效应1820年7月21日 发表四页纸的论文 关于磁铁周围电冲突的实验1829年 创办哥本哈根工学院并任院长1851年3月9日 逝世。1813年 预言电流磁效应第二十三页，讲稿共五十三页哦3、磁铁对通电直导线有作用力（1820.8)4、安培实验：通电导线之间有相互作用1820年12月提出安培定律1821年提出“分子电流”假说B菲涅耳第二十四页，讲稿共五十三页哦1827年发表电动力学理论“电学中的牛顿”总结：磁铁磁铁通电导线通电导线运动电荷运动电荷拉普拉斯第二十五页，讲稿共五十三页哦8磁感应强度一、磁场的方向：导线INS小磁针受磁场作用静止后，极所指的方向称为该点的磁场方向二、

7、磁感应强度第二十六页，讲稿共五十三页哦亥姆霍兹线圈第二十七页，讲稿共五十三页哦观测结果:0yzx磁场方向(1)电子沿y轴方向运动,轨迹为一条直线vBBvF,maxv0F(2)Bv圆周运动0yzx磁场方向vx轴Fz轴第二十八页，讲稿共五十三页哦BvFm,(2)电子的运动方向与磁场方向有一夹角,0yzx磁场方向Fz轴vsinqvBFm磁感应强度的定义:具有速度v的运动电荷q在磁场中一点所受到的磁场力BvqF其中B称为该点的磁感应强度B的大小:sinqvBFB 方向:运动电荷受力为零时速度的方向第二十九页，讲稿共五十三页哦三、电场强度与磁感应强度的异同：1、相同：都是从受力的角度引入的 电场强度从场

8、对电荷的作用力引入；磁感应强度从运动电荷在磁场中的受力引入。2、不同：（1）电场方向与电荷的运动速度无关；磁场方向与运动电荷的速度有关，并且符合右手螺旋定则；（2）电场是由点电荷激发的；磁场是由运动电荷激发的；（3）单位不同：第三十页，讲稿共五十三页哦电场：V/m，N/C；磁场：TGsT4101 地球赤道：B=3Gs；两极：B=6Gs地面附近：B0.5Gs永久磁铁:B=0.40.7T超导磁体:B=8T20T第三十一页，讲稿共五十三页哦7-4毕奥-萨伐尔定律一、毕奥-萨伐尔定律 1820年在法国科学院讨论会上，毕奥、萨伐尔演示奥斯特实验。1820年九月，毕奥、萨伐尔发表了测定长直载流导线激发磁场

9、的磁感应强度的结果任意电流元lId在空间一点p产生的磁场：304rrlIdBdIlIdrp第三十二页，讲稿共五十三页哦 拉普拉斯证明了任意线电流产生的总磁感应强度可以通过矢量叠加来计算LLrrlIdBdB304例1：载流直导线的磁场分布已知：I 求：BIoxyzpa解:(1)首先建立坐标系:第三十三页，讲稿共五十三页哦IoxyzlIdrpa该电流元在p点产生的磁场:304rrzIdBd(2)取电流元zId大小:20sin4rIdzdB(3)变量代换:atgz secar cossin第三十四页，讲稿共五十三页哦IoxyzlIdrp12a(4)p点的磁场:dBB214cos0adIadIdB4c

10、os0120sinsin4aI旋转方向与电流方向相同时,为正第三十五页，讲稿共五十三页哦讨论：（1）对无限长载流直导线2122poa12（2）直导线延长线上?B无限长载流直导线IIaIB20第三十六页，讲稿共五十三页哦例2：载流圆环轴线上的磁场分布oxIlId lId rr pBd Bd r 解:(1)建坐标系0 x(2)关于轴线对称的取电流元两电流元产生合磁场方向沿x轴正向,垂直x轴方向分量相互抵消(3)p点磁场:第三十七页，讲稿共五十三页哦oxIlId lId rr pBd Bd r xdBB204sinrIdl3202rIRRrIdlR203042322202RxIR第三十八页，讲稿共五

11、十三页哦iRxIRB2322202讨论：（1）圆心处iRIB2000 x半圆环中心处iRIB40圆环中心处41iRIB240轴线上一点p的磁场:第三十九页，讲稿共五十三页哦（2）载流圆环在远离圆环处产生磁场：ixIRB3202引入矢量neISm302 xmB（3）多个圆环叠在一起，N匝，N匝线圈在环心产生磁场：RINNBB200第四十页，讲稿共五十三页哦（4）.组合载流体产生的磁场OIOR1R2I第四十一页，讲稿共五十三页哦ABCDEFEFDECDBCABOBBBBBBOR1R2I0BAB求如图所示的组合载流体在O点处产生的磁场2020CB8R412RBII0BCD1010DE8R412RBI

12、I1010EFR421R2BII201010O8RR48RBIII例1解：（1）第四十二页，讲稿共五十三页哦ABC12DoIRICDC2BC1BABOBBBBB0BABR221B0CDI432RB10C1BI412RB20C2BII1I2II411II43232R30I32R30IR4B0OI（2）第四十三页，讲稿共五十三页哦1234aIoI1ddoI2aIoIoaaII第四十四页，讲稿共五十三页哦 如图所示，AA及BB为两个正交的圆形线圈，AA 的半径为R，通电流I，BB的半径为2R，通电流2I，则两线圈的公共中心O点的磁感应强度为0.D.;2RI2C.;RIB.;2RIA.000OAAIB

13、B2I例2第四十五页，讲稿共五十三页哦OAAIBB2IBABBBoO解：BBAAOBBB i2Ri2RB0A0AAIIA xyoj2Rj4R2j2RB00B0BBIIIB j2Ri2RB00OIIA AA2BB2oB2BBBAA R220I 第四十六页，讲稿共五十三页哦8 3 磁场的高斯定理一、磁感线1.定义几种典型的载流导线的磁感线第四十七页，讲稿共五十三页哦1、磁感应线的性质：（1）磁感应现在空中不会相交；（2）磁感应线是无头无尾的闭合曲线，或从无穷远到无穷远；（3）磁感应线的环绕方向与电流流向形成右手螺旋的关系；2、磁单极子：磁场是运动电荷激发的二、磁场高斯定理1、磁通量：通过一给定曲面

14、的总磁感应线数，称为通过该曲面的磁通量第四十八页，讲稿共五十三页哦2、高斯定理：0SsdB0 B通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零无源场第四十九页，讲稿共五十三页哦II 将一矩形线框与一长直导线放在同一平面内。在如图所示的情况下，通过线框所围面积的磁通量最大的是II例1ABCD第五十页，讲稿共五十三页哦._SSdB半径为 a 的无限长直圆柱形导体上，沿轴方向均匀的流有电流I。做一个半径为b、长为 l 且与电流同轴的圆柱形闭合曲面 S，则 B 在圆柱侧面S上的积分IlSbB0例2第五十一页，讲稿共五十三页哦123456156125616126 如图所示，六根无限长导线互相绝缘，通过电流均为I，区域I、II、III、IV均为相等的正方形，哪一个区域指向纸内的磁通量最大？例3第五十二页，讲稿共五十三页哦作业：P41习题集（一）1（二）3，4第五十三页，讲稿共五十三页哦