2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁场性质.pptx

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1、磁场性质磁场性质高斯定理高斯定理环路定理环路定理高斯定理高斯定理静电场：静电场：静电场是有源场静电场是有源场磁磁 场：场：磁场中某点处垂直磁场中某点处垂直 矢量矢量的单位面积上通过的磁感的单位面积上通过的磁感线数目等于该点线数目等于该点 的数值的数值.一一、磁磁 感感 线线 1、规定规定：曲线上每一点的：曲线上每一点的切线方向切线方向就是该点的就是该点的磁感强度磁感强度 B 的方向的方向，通过某点垂直磁场方向，单位面通过某点垂直磁场方向，单位面积上磁感线数等于该点积上磁感线数等于该点B 的的大小，即大小，即曲线的曲线的疏密程度疏密程度表示该点的磁感强度表示该点的磁感强度 B 的大小的大小.II

2、ISNISNI2.磁感线的特征磁感线的特征(1)无头无尾的闭合曲线无头无尾的闭合曲线(2)与电流相互套连，服从右手螺旋定则与电流相互套连，服从右手螺旋定则(3)磁感线不相交磁感线不相交 二、二、磁通量磁通量：通过某一：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量曲面的磁通量.单位单位 物理意义物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零 （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静电场是有源场静电场是有源场恒定磁场是无源场恒定磁场是无源场 原因：自然界无磁单极？原因：自然界无磁单极？恒定磁场的高斯定理恒定磁场的高斯定理静电场的

3、高斯定理静电场的高斯定理 线：无头无尾线：无头无尾闭合线闭合线 线：出自正电荷，线：出自正电荷，收于负电荷收于负电荷介绍：寻找磁单极问题介绍：寻找磁单极问题介绍：寻找磁单极问题介绍：寻找磁单极问题1.理论需要理论需要(1)对称性需要对称性需要产生产生磁场磁场磁荷？磁荷？运动电荷运动电荷变化电场变化电场产生产生电场电场电荷电荷运动磁荷？运动磁荷？变化磁场变化磁场麦克斯韦方程尚不对称麦克斯韦方程尚不对称,暗示对电磁现象认识不完全暗示对电磁现象认识不完全(2)解释电荷量子化要求解释电荷量子化要求(狄拉克理论狄拉克理论)(n为整数为整数)基本电荷基本电荷基本磁荷基本磁荷(3)大统一理论要求大统一理论要

4、求：带有自发对称破缺的规范场理论得出磁单极质量带有自发对称破缺的规范场理论得出磁单极质量2.实验探求实验探求(1931年年 今今)1975年年,美国加州大学、休斯敦大学联合小组报告美国加州大学、休斯敦大学联合小组报告:用装有宇宙射线探测器气球在用装有宇宙射线探测器气球在40km高空记录到电离性高空记录到电离性特强离子踪迹特强离子踪迹,认为是磁单极认为是磁单极.-.-有观点认为是像铂有观点认为是像铂这样的重原子核或很重的反粒子这样的重原子核或很重的反粒子-为一次为一次虚报虚报.1982年年,美国斯坦福大学报告美国斯坦福大学报告:用用d=5cm的超导线圈的超导线圈放入放入D=20cm超导铅筒超导铅

5、筒,由于迈斯纳效应屏蔽外磁场干由于迈斯纳效应屏蔽外磁场干扰扰,只有磁单极进入会引起磁通变化只有磁单极进入会引起磁通变化.运行运行151天天,记录到记录到一次磁通量的突变一次磁通量的突变.其其改变量与狄拉克理论相符改变量与狄拉克理论相符.但未能但未能重复重复,为一为一悬案悬案.人类对磁单极的探寻从未停止人类对磁单极的探寻从未停止,一旦发现磁单极一旦发现磁单极,将改写电磁理论将改写电磁理论.例例 证明在证明在 磁感线磁感线 为平行直线的空间中，同一根为平行直线的空间中，同一根磁力线磁力线 上各点的磁感应强度值相等。上各点的磁感应强度值相等。例例 如图载流长直导线的电流为如图载流长直导线的电流为 ,试求通过矩试求通过矩形面积的磁通量形面积的磁通量.解解 先求先求 ，对变磁场给出，对变磁场给出 后积分求后积分求一一 安培环路定理安培环路定理o 设闭合回路设闭合回路 为圆形为圆形回路回路（与与 成成右右螺旋螺旋）载流长直导线的磁感强载流长直导线的磁感强度为度为