磁感应强度的计算 (2)精选PPT.ppt
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1、关于磁感应强度的计算(2)第1页,讲稿共60张,创作于星期二11-1 磁感应强度磁感应强度 磁场的高斯定理磁场的高斯定理 一一、基本、基本磁现象磁现象 磁性:可吸引铁、镍、钴等物质磁性:可吸引铁、镍、钴等物质的性质。这种作用是通过磁场进行的。的性质。这种作用是通过磁场进行的。磁性材料和电流都能产生磁场。磁性材料和电流都能产生磁场。天然磁铁矿石:四氧化三铁天然磁铁矿石:四氧化三铁(Fe3O4)(1)磁性材料)磁性材料1.产生磁场的物质产生磁场的物质第2页,讲稿共60张,创作于星期二 人工磁铁:氧化铁人工磁铁:氧化铁(Fe2O3)与一种或多与一种或多种二价金属氧化物种二价金属氧化物(CuO,MnO
2、,BaO等等)的粉末混合高温烧结而成。的粉末混合高温烧结而成。(2)电流(或运动电荷)周围存在磁)电流(或运动电荷)周围存在磁场场小磁针发生转动。小磁针发生转动。奥斯特奥斯特实验:实验:第3页,讲稿共60张,创作于星期二 2.磁场对电流(或运动电荷)产生磁场对电流(或运动电荷)产生磁力作用磁力作用 揭示出磁铁会对电揭示出磁铁会对电流施加作用力。流施加作用力。安倍实验:安倍实验:第4页,讲稿共60张,创作于星期二安培实验:安培实验:相互吸引相互吸引相互排斥相互排斥第5页,讲稿共60张,创作于星期二 3.安培分子电流假说安培分子电流假说 安培分子电流观点:安培分子电流观点:物质的每个分子物质的每个
3、分子都存在着回路电流都存在着回路电流-分子电流分子电流 结论:结论:磁现象的本源是电流,实质上是磁现象的本源是电流,实质上是运动的电荷。运动的电荷。分子电流作定向排列,则宏观上就会分子电流作定向排列,则宏观上就会显现出磁性来。显现出磁性来。第6页,讲稿共60张,创作于星期二二、磁感应强度二、磁感应强度 实验:试验点电荷实验:试验点电荷q以速度以速度 沿不沿不同方向射入磁场中。实验规律如下:同方向射入磁场中。实验规律如下:(1)q 受到的磁力受到的磁力 的方的方向总是垂直于向总是垂直于 的方向。的方向。场中各点都有一特定方向,场中各点都有一特定方向,电荷沿该方向电荷沿该方向(或其反方向或其反方向
4、)运运动时不受磁力的作用。动时不受磁力的作用。q第7页,讲稿共60张,创作于星期二 定义该特定方向定义该特定方向(或反向或反向)为该点的为该点的磁感应强度磁感应强度 的方向。的方向。(2)当)当 时,时,q 受力最大,受力最大,定义磁感应强度大小定义磁感应强度大小q第8页,讲稿共60张,创作于星期二 的方向:的方向:按按q 为为正正电电荷荷时时,的的方方向向确定。确定。qB 的单位:特斯拉的单位:特斯拉(T),高斯(高斯(Gs)第9页,讲稿共60张,创作于星期二三、磁场的高斯定理三、磁场的高斯定理 1.磁感应线磁感应线(磁力线磁力线)的大小:通过某的大小:通过某点与点与 垂直的单位面积垂直的单
5、位面积的磁力线数的磁力线数(数密度数密度)。的方向:曲线上的方向:曲线上任一点的切线方向。任一点的切线方向。第10页,讲稿共60张,创作于星期二 与电力线的区别:磁力线是一系列与电力线的区别:磁力线是一系列围绕电流、首尾相接的围绕电流、首尾相接的闭合曲线。闭合曲线。第11页,讲稿共60张,创作于星期二 2.磁磁通通量量:通通过过磁磁场场中中某某一一曲曲面面的的磁力线数。磁力线数。单位:韦伯单位:韦伯(Wb)第12页,讲稿共60张,创作于星期二 由于磁力线是闭合的,无头无尾由于磁力线是闭合的,无头无尾,对磁对磁场中任一闭合曲面场中任一闭合曲面S,穿入的磁力线数穿入的磁力线数(穿入面通量为负)等于
6、穿出磁力线数(穿入面通量为负)等于穿出磁力线数(穿出面通量(穿出面通量 为正),为正),磁通量为磁通量为3.磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场是无源场或涡旋场。磁场是无源场或涡旋场。第13页,讲稿共60张,创作于星期二问题:问题:能等于零吗?能等于零吗?磁单极子存在吗?磁单极子存在吗?NS第14页,讲稿共60张,创作于星期二 一、毕奥一、毕奥-萨伐尔定律(电流的磁场)萨伐尔定律(电流的磁场)11-2 11-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律电流元电流元 在在P点激发的磁感应强度点激发的磁感应强度大小:大小:方向:方向:的方向的方向第15页,讲稿共60张,创作于星期二对载流导线对载流导线 毕毕-萨
7、萨定定律律是是实实验验定定律律,闭闭合合回回路路各各电电流流元元磁磁场场叠叠加加结结果果与与实实验验相相符符,间间接接证明了毕证明了毕-萨定律的正确性。萨定律的正确性。-真空磁导率真空磁导率 单单位位(SI):I为为安安倍倍(A),B为为特特斯斯拉拉(T)第16页,讲稿共60张,创作于星期二 任取一电流元,它在任取一电流元,它在P点激发的磁感应强度点激发的磁感应强度 长为长为L的载流直导线,的载流直导线,通有电流为通有电流为I,求与导线,求与导线相距为相距为a 的的P点处的点处的 。二、毕奥二、毕奥-萨伐尔定律的应用萨伐尔定律的应用1.载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场第17页,讲稿共60张
8、,创作于星期二 各个电流元在各个电流元在P点产点产生的磁场方向相同生的磁场方向相同方向垂直于纸面向内。方向垂直于纸面向内。第18页,讲稿共60张,创作于星期二化为同一变量化为同一变量 积分:积分:则则第19页,讲稿共60张,创作于星期二方向垂直于纸面向内。方向垂直于纸面向内。第20页,讲稿共60张,创作于星期二 角角 从垂线向上转从垂线向上转(沿沿I流向流向)则取正值则取正值,从垂线向下从垂线向下转转(沿沿I反向反向)则取负值。则取负值。对对无限长载流直导线无限长载流直导线有有则则o第21页,讲稿共60张,创作于星期二 取轴线为取轴线为x 轴,轴,任取一电流元任取一电流元 ,其方向如图,垂直纸
9、面向外。其方向如图,垂直纸面向外。半半径径为为R的的圆圆形形载载流流导导线线通通有有电电流流I,求其轴线上,求其轴线上P点的点的 。2.载流圆线圈轴线上的磁场载流圆线圈轴线上的磁场第22页,讲稿共60张,创作于星期二方向沿方向沿 x 轴正方向。轴正方向。由对称性可知,磁场沿轴线方向。由对称性可知,磁场沿轴线方向。第23页,讲稿共60张,创作于星期二圆心处圆心处(x=0)也可用右手定则直接判断其方向。也可用右手定则直接判断其方向。第24页,讲稿共60张,创作于星期二 3.载流直螺线管轴线上的磁场载流直螺线管轴线上的磁场 设螺线管的半径为设螺线管的半径为R,单位长度,单位长度上绕有上绕有n 匝线圈
10、,通有电流匝线圈,通有电流 I,求轴求轴线上线上P点的点的 。距距P点水平距离点水平距离 l 处任取一小段处任取一小段dl,第25页,讲稿共60张,创作于星期二dl上匝数上匝数方向沿轴线向右。方向沿轴线向右。根据圆电流轴线各点磁感应强度根据圆电流轴线各点磁感应强度结果,结果,得得第26页,讲稿共60张,创作于星期二 换成变量换成变量 积分:积分:第27页,讲稿共60张,创作于星期二 螺线管为无限长螺线管为无限长时,时,-与与P 的位置无关的位置无关第28页,讲稿共60张,创作于星期二 例例:如如图图无无限限长长通通电电导导线线,求求圆圆心心O处处的的磁磁感感应应强强度度。设设半半圆圆弧弧的的半
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