理化生运动电荷的磁场学习教案.pptx

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1、会计学1理化生运动理化生运动(yndng)电荷的磁场电荷的磁场第一页，共140页。教学(jio xu)基本要求 二 掌握(zhngw)描述磁场的物理量磁感强度的概念，理解它是矢量点函数.三 理解毕奥萨伐尔定律，能利用(lyng)它计算一些简单问题中的磁感强度.一 理解恒定电流产生的条件，理解 电流密度和电动势的概念.第1页/共140页第二页，共140页。五 理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析(fnx)电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动.了解磁矩的概念.四 理解稳恒磁场的高斯定理(dngl)和安培环路定理(dngl).理解用安培环路定理(dngl)计算磁感强度的条件和方法.教学(jio xu)基

2、本要求第2页/共140页第三页，共140页。六 了解磁介质的磁化现象及其微观解释.了解磁场强度的概念(ginin)以及在各向同性介质中H和B的关系，了解磁介质中的安培环路定理.了解铁磁质的特性.教学基本(jbn)要求第3页/共140页第四页，共140页。静电荷运动(yndng)电荷稳恒电流(dinli)静电场稳恒磁场电场 磁场 学习方法：类比法第4页/共140页第五页，共140页。作业(zuy)P9114,15,18,20,22,5,8,25第5页/共140页第六页，共140页。不随时间(shjin)变化的稳恒场 13章我们现将研究随时间变化(binhu)的磁场，电场，以进一步揭示电与磁的联系

3、。第6页/共140页第七页，共140页。电流电流电流电流(dinli)(dinli)电流电流电流电流(dinli)(dinli)密度密度密度密度单位时间内通过导体横截面积的电量(dinling)叫电流 有瞬时电流为12.1 稳恒电流(dinli)+第7页/共140页第八页，共140页。垂直通过(tnggu)电流方向的单位面积的电流为电流密度：细致描述(mio sh)导体内各点电流分布的情况.该点正电荷运动方向方向：第8页/共140页第九页，共140页。SI电流的连续性方程(fngchng)稳恒电流的条件 单位时间内通过(tnggu)闭合曲面向外流出的电荷，等于此时间内闭合曲面内电荷的减少量.第

4、9页/共140页第十页，共140页。若闭合曲面 S 内的电荷不随时间而变化，有SI 恒定电流 第10页/共140页第十一页，共140页。恒定电场 （1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随时间变化(binhu)形成恒定电场；（2）恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和环路定理），恒定电场可引入电势的概念；（3）恒定电场的存在伴随能量的转换.恒定电流 第11页/共140页第十二页，共140页。电源(dinyun)的电动势第12页/共140页第十三页，共140页。非静电力:能不断(bdun)分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动.电源(dinyun)：提供非静电力的装置.非静电电场强度 :为单位

5、正电荷所受的非静电力.+-+第13页/共140页第十四页，共140页。电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动(yndng)一周，非静电力所做的功.电动势：+-+第14页/共140页第十五页，共140页。电源电动势大小等于将单位(dnwi)正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.电源电动势第15页/共140页第十六页，共140页。一、基本(jbn)磁现象 SNSNISN同极相斥异极相吸电流(dinli)的磁效应1820年奥斯特天然(tinrn)磁石12.2 12.2 磁通量磁通量 磁场中的高斯定律磁场中的高斯定律第16页/共140页第十七页，共140页。电子束NS+第17页/共140页

6、第十八页，共140页。磁现象：1、天然磁体周围(zhuwi)有磁场；2、通电导线周围(zhuwi)有磁场；3、电子束周围(zhuwi)有磁场。表现(bioxin)为：使小磁针偏转表现为：相互(xingh)吸引排斥偏转等4、通电线能使小磁针偏转；5、磁体的磁场能给通电线以力的作用；6、通电导线之间有力的作用；7、磁体的磁场能给通电线圈以力矩作用；8、通电线圈之间有力的作用；9、天然磁体能使电子束偏转。第18页/共140页第十九页，共140页。安培(npi)指出：NS天然磁性的产生(chnshng)也是由于磁体内部有电流流动。分子电流电荷的运动是一切磁现象(xinxing)的根源。运动电荷磁场对运

7、动电荷有磁力作用磁 场第19页/共140页第二十页，共140页。二、磁感应强度(qingd)电流(dinli)（或磁铁）磁场(cchng)电流（或磁铁）磁场对外的重要表现为：1、磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力作用2、载流导体在磁场中移动时，磁力将对载流导体作功，表明磁场具有能量。对线圈有：磁矩法线方向的单位矢量与电流流向成右旋关系I0载流平面线圈法线方向的规定第20页/共140页第二十一页，共140页。I0利用实验线圈定义B的图示当实验(shyn)线圈从平衡位置转过900时，线圈所受磁力矩为最大。引入磁感应强度矢量 磁场中某点处磁感应强度的方向与该点处实验线圈在稳定平衡位置时的正法线

8、方向相同；磁感应强度的量值等于具有单位(dnwi)磁矩的实验线圈所受到的最大磁力矩。第21页/共140页第二十二页，共140页。1.磁力线(磁感应线或 线)方向(fngxing)：切线大小(dxio)：三、磁通量 磁场(cchng)中的高斯定理方向:小磁针在该点的N极指向单位:T(特斯拉)(高斯)大小:磁力+磁感应强度第22页/共140页第二十三页，共140页。I直线(zhxin)电流的磁力线圆电流(dinli)的磁力线I通电(tng din)螺线管的磁力线1、每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，都与闭合电路互相套合，因此磁场是涡旋场。磁力线是无头无尾的闭合回线。2、任意两条磁力线在空间不相交

9、。3、磁力线的环绕方向与电流方向之间可以分别用右手定则表示。第23页/共140页第二十四页，共140页。2、磁通量穿过(chun u)磁场中任一曲面的磁力线的条数第24页/共140页第二十五页，共140页。四、磁场(cchng)中的高斯定理穿过(chun u)任意闭合曲面的磁通量为零磁场(cchng)是无源场。第25页/共140页第二十六页，共140页。2.在均匀磁场 中，过YOZ平面内面积为S的磁通量。1.求均匀磁场中半球面的磁通量课堂练习第26页/共140页第二十七页，共140页。IP.12.312.3毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律(dngl)(dngl)1、稳恒电流(dinli)的磁场电流

10、元对一段载流导线(doxin)方向判断：的方向垂直于电流元 与 组成的平面，和 及 三矢量满足矢量叉乘关系。右手定则 比奥-萨伐尔定律电流元 毕奥萨伐尔定律第27页/共140页第二十八页，共140页。XY毕奥-沙伐尔定律(dngl)的应用1.载流直导线(doxin)的磁场例12.2：已知：真空(zhnkng)中I、1、2、a建立坐标系OXY任取电流元大小方向aP统一积分变量第28页/共140页第二十九页，共140页。XYaP或：第29页/共140页第三十页，共140页。无限(wxin)长载流直导线半无限(wxin)长载流直导线直导线(doxin)延长线上+第30页/共140页第三十一页，共14

11、0页。pR2.圆型电流轴线(zhu xin)上的磁场例题(lt)12-3已知:R、I，求轴线上P点的磁感应强度。建立(jinl)坐标系OXY任取电流元分析对称性、写出分量式大小方向第31页/共140页第三十二页，共140页。统一(tngy)积分变量结论(jiln)方向：右手螺旋法则大小：xpR第32页/共140页第三十三页，共140页。载流圆环载流圆弧II圆心角 圆心角第33页/共140页第三十四页，共140页。3、载流直螺线管内部的磁场(cchng)例题 12-4：均匀密绕长直螺线管.半径为R，总长度为L，单位长度内的匝数为n.其轴线上任一场(y chn)点P的磁感应强度B.距P点l处的一个

12、(y)圆形电流（电流强度为Indl），在P点所产生的磁感应强度dB的大小为方向与圆电流构成右手螺旋关系.第34页/共140页第三十五页，共140页。第35页/共140页第三十六页，共140页。讨论(toln)：1、若 即无限长的螺线管，则有2、对长直螺线管的端点（上图中A1、A2点）则有A1、A2点磁感应强度第36页/共140页第三十七页，共140页。练习(linx)求圆心O点的如图，OI第37页/共140页第三十八页，共140页。例1、无限(wxin)长载流直导线弯成如图形状求：P、R、S、T四点的解：P点方向(fngxing)R点方向(fngxing)第38页/共140页第三十九页，共14

13、0页。S点方向(fngxing)方向(fngxing)T点方向(fngxing)方向方向方向第39页/共140页第四十页，共140页。例2、两平行(pngxng)载流直导线过图中矩形(jxng)的磁通量求两线中点l解：I1、I2在A点的磁场(cchng)方向第40页/共140页第四十一页，共140页。l如图取微元方向第41页/共140页第四十二页，共140页。12.4 运动运动(yndng)电电荷的磁场荷的磁场电流元 在空间某一点(y din)产生的磁感应强度为 电流(dinli)电荷定向运动第42页/共140页第四十三页，共140页。IS电流元载流子总数(zngsh)其中(qzhng)电荷密

14、度速率截面积运动电荷产生(chnshng)的磁场第43页/共140页第四十四页，共140页。第44页/共140页第四十五页，共140页。12.5安培(npi)环路定理安培(npi)环路定理在静电场中 那么在稳恒磁场中 1、安培环路(hun l)定理在真空中的稳恒电流磁场中，磁感应强度B沿任一闭合回路L的线积分，等于穿过以L为周界所围面积的电流的代数和的0倍,即B的环流不为零，说明磁场是非保守场，是有旋场。I第45页/共140页第四十六页，共140页。定理(dngl)证明Irl1、圆形积分(jfn)回路改变(gibin)电流方向第46页/共140页第四十七页，共140页。2、任意积分(jfn)回路.3、回路不环绕(hunro)电流.第47页/共140页第四十八页，共140页。如右图（1）电流正、负号的规定：I与L成右螺旋(luxun)为正，反之为负II0ILI0+此时载流子将作匀速直线运动，同时 两侧停止电荷的继续堆积，从而在 两侧建立一个稳定的电势差第106页/共140页第一百零七页，共140页。+q0时，RH0,(2)q0时，RHHC使磁芯呈+B态，则脉冲产生H102A/m)，剩磁Br大磁滞回线的面积大，损耗大。还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。锰镁铁氧体，锂锰铁氧体第139页/共140页第一百四十页，共140页。