恒定电流的磁场汇总讲解学习.ppt

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1、恒定电流的磁场汇总三、磁场电荷静止时只激发电场，而电荷运动时不仅激发电场，还同时激发磁场。磁场的基本性质是对处在磁场中的运动电荷、电流或永磁体有作用力。运动电荷运动电荷磁场磁场对运动电荷有磁力作用对运动电荷有磁力作用磁磁 场场5.2 5.2 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律一、磁感应强度 1、运动试探电荷 要求所带电量要尽量少，其限度要尽量小。2、定义 方向:运动试探电荷不受力的方向，或零力线的方向。且按 、三者由右螺旋关系确定。大小：5.25.2 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律1、电流元、电流元方向判断方向判断：的方向垂直于电流元的方向垂直于电流元 与与 组成的组成

2、的平面，平面，和和 及及 三矢量满足矢量叉乘关系。三矢量满足矢量叉乘关系。右手定则右手定则 IP.2、毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律对一段载流导线对一段载流导线毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律3 3、毕奥毕奥-沙伐尔定律的应用沙伐尔定律的应用例1：求一段载流直线周围某点的磁场。解：如图所示，选电流元 ，由毕萨定律，线为无限长时 ，例2、求圆环电流中轴线的磁场。解：如图所示：由对称性分析可知，5.3 5.3 磁场的高斯定理磁场的高斯定理 一、磁通量 1、定义 2、意义磁场对该区面的磁通量，是穿过该曲面的磁力线的条数。二、高斯定理：磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理穿过任意闭合曲面的磁通量为零穿过任意

3、闭合曲面的磁通量为零磁场是无源场。磁场是无源场。高斯定理说明，磁感应闭合的，连续的，无头无尾。一、环路定理 1、定理的表述 对于磁场中任一闭合曲线，有：为闭合曲线L 内所环绕的电流的代数和。5.4 5.4 安培环路定理安培环路定理二、环路定理证明：讨论长直载流导线的磁场内的情况讨论长直载流导线的磁场内的情况1、圆形积分回路圆形积分回路Irl改变电流方向改变电流方向2、任意积分回路任意积分回路.3、回路不环绕电流回路不环绕电流.环路所包围的电流环路所包围的电流由由环路内外环路内外电流产生电流产生由由环路内环路内电流决定电流决定二、应用1、用安培环路定理求的思想方法，分析的分布特点，对具有轴对称，

4、面对称等特点时，应用环路定理比用毕萨定理要方便得多。2、关于L的选择：使部分L上B为常量，积分就只对曲线积分。其它部分落在 ,或者 不等于零，但可选择 ，从而 。3、例题：例1、求均匀无限长载流圆柱直导线的周围的磁场分布。解：1、分析对称性分析对称性分析对称性电流分布电流分布轴对称轴对称磁场分布磁场分布轴对称轴对称IR的方向判断如下：的方向判断如下：2、应用环路定理IR 作积分环路并计算环流作积分环路并计算环流如图如图 利用安培环路定理求利用安培环路定理求 作积分环路并计算环流作积分环路并计算环流如图如图 利用安培环路定理求利用安培环路定理求IR 结论结论：无限长载流圆柱导体。已知：无限长载流

5、圆柱导体。已知：I、R已知：已知：I、n(单位长度导线匝数单位长度导线匝数)分析对称性分析对称性管内磁力线平行于管轴管内磁力线平行于管轴管外靠近管壁处磁场为零管外靠近管壁处磁场为零.2.无限长载流螺线管的磁场无限长载流螺线管的磁场LR 计算环流计算环流 利用安培环路定理求利用安培环路定理求.例题3、求无限大载流平面周围空间的磁场。解：在载流平面的任一截面内，选一对称得矩形回路L。5.5 5.5 带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动一、洛仑兹力：运动电荷在磁场中受到的磁力：特点：是一个侧向力，只改变的方向。而不改变其大小。因而在匀强磁场中，带电粒子可以做圆周运动。二、在均匀恒定磁场中的运

6、动。1、受力情况 2、运动情况粒子做直线运动粒子做直线运动粒子做匀速圆周运动粒子做匀速圆周运动qR三、磁聚焦-+-四、回旋加速器初始时初始时D2处于高压区，处于高压区，q粒子受电场力后以粒子受电场力后以 进进入入D1内做圆周运动。内做圆周运动。经过经过 后，后，q粒子受电场力后以粒子受电场力后以 进入进入D2内做圆周运动。内做圆周运动。若缝隙间的交变电场以不若缝隙间的交变电场以不变周期变周期 变化变化若若D形盒半径为形盒半径为R，则粒子最终速度则粒子最终速度所获动能为：所获动能为：当当 可与光速比较时可与光速比较时粒子回旋周期粒子回旋周期五五、霍耳效应、霍耳效应厚度厚度b,宽为宽为a的导电薄片

7、，沿的导电薄片，沿x轴通有电流强度轴通有电流强度I，当在，当在y轴方向加以匀强磁场轴方向加以匀强磁场B时，在导电薄片两侧时，在导电薄片两侧产生一电位差产生一电位差，这一现象称为，这一现象称为霍耳效应霍耳效应RH-霍耳系霍耳系数数霍耳效应原理霍耳效应原理 带电粒子在磁场中运动受到洛仑兹力带电粒子在磁场中运动受到洛仑兹力q0+此时载流子将作匀速直线运动，同时此时载流子将作匀速直线运动，同时 两两侧停止电荷的继续堆积，从而在侧停止电荷的继续堆积，从而在 两侧建立一两侧建立一个稳定的电势差个稳定的电势差+q0时，时，RH0,(2)q0时，时，RH0,5.6 5.6 磁场对载流导体的作用磁场对载流导体的

8、作用一、安培力公式：关于安培力可以理解为每个运动电荷所受到的洛仑兹力传递给导体的集体表现。可总结为安培力是洛仑兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观机制。公式推导对于电子：，为电子定向运动的速度，与 反向。对于电流元:内部包含的电子数为 及 则：对任意载流导线二、例题解：解：例：求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流例：求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流 导线导线ab的作用力。的作用力。已知：已知：I1、I2、d、LLxdba三、载流线圈在均匀外磁场中的安培力矩1、载流线圈的磁矩、载流线圈的磁矩对于通电平面载流线圈对于通电平面载流线圈2、载流线圈在均匀外磁场、载流线圈在均匀外磁场 中的安培力矩中的安培力矩.如果线圈为如果线圈为N匝匝讨论讨论.（1）（2）（3）为稳定平衡 为非稳定平衡 此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢