磁场的高斯定理.ppt

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1、11-3 磁通量 磁场的高斯定理对于静电场有两条基本定理：有源场无旋场(或保守场)利用电场线来描述。反映了静电场的基本性质。磁场又如何？一、磁感线规定：曲线的疏密程度该点磁感应强度的大小。曲线上每一点的切线方向该点的磁感应强度的方向。该曲线称为磁感线或 线。INSIINS磁感线的特点：载流导线周围的磁感线均为围绕电流的无头无尾的闭合曲线（涡旋场）。与静电场的电场线不同，静电场的电场线始于正电荷，终止于负电荷。二、磁通量 磁场中的高斯定理研究静电场时，电通量定义：由于某点的 方向是确定的，所以，任何两磁感线是不会相交的。与静电场的电场线一样。电通量的直观意义：沿着 的方向(即规定的法线方向)穿过

2、面元的电场线的根数研究磁场，仿此定义磁通量：穿过面元 的磁通量为 ，记作“m”。磁感线的密度规定：磁通量的直观意义：沿着 的方向(即规定的法线方向)穿过面元的磁感线的根数通过垂直于磁感线单位面积的磁感线数等于该点磁感应强度的大小。如图所示，均匀磁场有：S SS S非均匀磁场，选取面元 有：S其中：夹角为 ，方向即 的法线方向为 数学上规定：当 从曲面内穿出时，正向为垂直曲面向外当 从曲面外穿入时，即，任何磁场中通过任意封闭曲面的磁通量等于零。由磁感线是闭合曲线。有多少条磁感线进入闭合曲面，就一定有多少条磁感线穿出曲面。磁场中的高斯定理无源场单位：国际单位制中，B特斯拉T，S平方米单位：韦伯（W

3、b）作业：P179 习题 11-10电通量不为零，其本质区别在于场的性质S介绍：寻求磁单极子(Magnetic monopole)问题1.理论需要(1)对称性需要产生磁场磁荷？运动电荷变化电场产生电场电荷运动磁荷？变化磁场麦克斯韦方程尚不对称，暗示对电磁现象认识不完全(2)解释电荷量子化要求（狄拉克理论）和电场的高斯定律相比，可知磁通量反映自然界中没有与电荷相对应的“磁荷”（或叫单独的磁极）存在。但是狄拉克1931年在理论上指出，允许有磁单极子的存在，提出：（3）大统一理论要求：带有自发对称破缺的规范场理论得出磁单极质量基本磁荷大统一能量尺度大爆炸初期形成，至今含量如何？（为整数）基本电荷基本磁荷1982年，美国斯坦福大学报告，用d=5 cm 的超导线圈放入 D=20 cm 超导铅筒。由于迈斯纳效应屏蔽外磁场干扰，只有磁单极进入会引起磁通变化，运行151天，记录到一次磁通突变。改变量与狄拉克理论相符。但未能重复，为一悬案。人类对磁单极的探寻从未停止，一旦实验上找到了磁单极子，那么磁场的高斯定律以至整个电磁理论都将作重大修改。2.实验探求（1931 年 今）1975 年：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40 km 高空记录到电离性特强离子踪迹，认为是磁单极。为一次虚报。