2021-2022学年高二物理竞赛课件：真空中磁场的安培环路定理.pptx

《2021-2022学年高二物理竞赛课件：真空中磁场的安培环路定理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：真空中磁场的安培环路定理.pptx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理均匀场均匀场非均匀场非均匀场单位：单位：单位：单位：Wb(Wb(韦伯韦伯韦伯韦伯)磁通量磁通量磁通量磁通量 磁通量磁通量(magnetic flux)：通过磁场中某给定面的磁感线通过磁场中某给定面的磁感线条数条数 d dS S对封闭曲面，规定外法向为正对封闭曲面，规定外法向为正进入的磁感应线进入的磁感应线穿出的磁感应线穿出的磁感应线穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零磁场是磁场是“无源场无源场”磁场是磁场是“涡旋场涡旋场”真空中磁场的高斯定理真空中磁场的高斯定理真空中磁场的高斯定理真空中磁场的高斯定理磁场是无源场磁

2、场是无源场磁感应线闭合成环，无头无尾磁感应线闭合成环，无头无尾不存在磁单极子。不存在磁单极子。S 例例例例.无限长直导线通以电流I，求通过如图所示的矩形面积的磁通量。面积元面积元解：解：建立如图所示的坐标系建立如图所示的坐标系元通量元通量x处处磁场为磁场为xabI安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理 在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度 矢量沿任意闭合曲矢量沿任意闭合曲矢量沿任意闭合曲矢量沿任意闭合曲线线线线L L的线积分的线积分的线积分的线积分(环流环流环流环流)，等于，等于，等于，等于链接链接链接链接在

3、闭合曲线上各电流代数在闭合曲线上各电流代数在闭合曲线上各电流代数在闭合曲线上各电流代数和的和的和的和的 0 0倍。倍。倍。倍。1 1 1 1：成右螺旋方向关系取正，：成右螺旋方向关系取正，：成右螺旋方向关系取正，：成右螺旋方向关系取正，反之取负。反之取负。反之取负。反之取负。2 2 2 2：不与积分曲线链接的电流不计。：不与积分曲线链接的电流不计。：不与积分曲线链接的电流不计。：不与积分曲线链接的电流不计。例:如图 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理(Ampere circuital theorem)(Ampere circuital theorem)的验证的验证的验证的验证I

4、IL L(1)电流穿过环路电流穿过环路L（与（与L绕向成右旋关系）绕向成右旋关系）d d r r dl验证的假定条件验证的假定条件验证的假定条件验证的假定条件:电流是无限长直电流。电流是无限长直电流。电流是无限长直电流。电流是无限长直电流。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。d d B Bdl r rB B(2)(2)多根载流导线穿过环路多根载流导线穿过环路多根载流导线穿过环路多根载流导线穿过环路I IL L电流反向电流反向（与（与L绕向成左旋关系）绕向成左旋关系）d d

5、 r r B Bdld d B Bdl r r(3)(3)电流在环路之外电流在环路之外电流在环路之外电流在环路之外结论：结论：结论：结论：I I I IrB Br B dl ba dld 成立条件：成立条件：恒定电流的磁场恒定电流的磁场 L:场中任一闭合曲线场中任一闭合曲线安培环路安培环路(规定绕向规定绕向)。环路上各点环路上各点总总总总磁感应强度磁感应强度(L内外所有电流产生内外所有电流产生)。所有链接曲线所有链接曲线 L L 电流的电流的代数和代数和。安培环路定理揭示磁场是非保守场安培环路定理揭示磁场是非保守场(无势场，涡旋场无势场，涡旋场)链接链接L L的电流：对的电流：对 和和 均有贡

6、献。均有贡献。不链接不链接L L的电流：对的电流：对 上各点上各点 有贡献，有贡献，对对 无贡献。无贡献。可以证明：可以证明：对任意环路成立。对任意环路成立。规定：规定：与与L绕向成右旋关系绕向成右旋关系 Ii 0，与与L绕向成左旋关系绕向成左旋关系 Ii 0。例如：例如：结论正确！答案对吗？电流是指与闭合路径电流是指与闭合路径互相套链互相套链的电流的电流安培环路定理的应用安培环路定理的应用安培环路定理的应用安培环路定理的应用安培环路定理的应用安培环路定理的应用 基本步骤：基本步骤：基本步骤：基本步骤：1.1.分分分分析析析析电电电电流流流流磁磁磁磁场场场场分分分分布布布布的的的的对对对对称称

7、称称性性性性，选选选选取取取取适适适适当当当当安安安安培培培培环环环环路，使路，使路，使路，使 B B 能从积分号内提出来。能从积分号内提出来。能从积分号内提出来。能从积分号内提出来。方方方方法法法法是是是是：使使使使安安安安培培培培环环环环路路路路L L经经经经过过过过待待待待求求求求场场场场点点点点，L L上上上上各各各各点点点点B B的的的的量值均匀或为零，且方向与量值均匀或为零，且方向与量值均匀或为零，且方向与量值均匀或为零，且方向与L L相切或垂直。相切或垂直。相切或垂直。相切或垂直。2.2.求求求求 （服从右手螺旋为正，反之为负）。（服从右手螺旋为正，反之为负）。（服从右手螺旋为正

8、，反之为负）。（服从右手螺旋为正，反之为负）。3.3.由安培环路定理求解磁感应强度，并说明方向。由安培环路定理求解磁感应强度，并说明方向。由安培环路定理求解磁感应强度，并说明方向。由安培环路定理求解磁感应强度，并说明方向。有时还可灵活应用叠加原理和有时还可灵活应用叠加原理和“补偿法补偿法”。能用安培环路定理计算的磁场分布主要有：能用安培环路定理计算的磁场分布主要有：1.无限长载流导线，圆柱，圆筒无限长载流导线，圆柱，圆筒2.螺绕管，无限长密绕螺线管螺绕管，无限长密绕螺线管3.无限大载流平面，平板等无限大载流平面，平板等例例.求无限长载流圆柱形导体的磁场分布。一、对称性分析：一、对称性分析：1:

9、1:空间任一点空间任一点 B B 的方向均与对应的半径垂直。的方向均与对应的半径垂直。2:2:空间任一点空间任一点 B B 矢量均在与载流导体垂直的平面内。矢量均在与载流导体垂直的平面内。3:3:到导体轴线等距离的空间各点到导体轴线等距离的空间各点 B B 的大小相等。的大小相等。r 1 1：在与导体垂直：在与导体垂直的任意平面内的任意平面内,作以作以导体导体轴线与该轴线与该平面平面相交点为圆心、半相交点为圆心、半径为径为 r 的圆为积分的圆为积分环路。环路。2 2：选择环路的绕：选择环路的绕向与电流的流向成向与电流的流向成右旋关系。右旋关系。根据对称性确定积分环路：根据对称性确定积分环路：运用安培环路定理：运用安培环路定理：