稳恒磁场时解读.pptx

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1、会计学1稳恒磁场时解读稳恒磁场时解读今日教学内容（今日教学内容（1时）时）n n了解磁场n n掌握毕萨定律n n11.7/9/10/12司 南指南针第1页/共57页Magnetic Field:Magnetic Field:第2页/共57页 磁石、铁磁性物质具有磁性，具有南极和北极。1820年奥斯特发现：电流也具有磁性。SNSNISN磁极、电流之间有磁力作用。磁性本质是什么呢？磁性起源磁性起源第3页/共57页1822年安培提出：分子电流假说不显磁性显磁性磁性本质：运动电荷是一切磁现象的根源。磁性本质磁性本质运动电荷运动电荷磁场 磁力第4页/共57页单位 特斯拉+磁感强度方向：当正电荷将 方向定

2、义为该点的 的方向。磁感强度 大小运动电荷在磁场中受力11.1.1磁磁场定义场定义第5页/共57页P*11.1.2 毕奥萨伐尔定律电流元在空间产生的磁场：真空磁导率 任意载流导线在点 P 处的磁感强度，磁感强度满足叠加原理：第6页/共57页+11.1.3 毕奥萨伐尔定律微观解释毕萨定律 运动电荷的磁场使用条件+S第7页/共57页PCD*例1 载流长直导线的磁场。解均沿 x 轴的负方向11.1.4 毕奥萨伐尔定律应用第8页/共57页无限长载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场（续）载流长直导线的磁场（续）电流与磁感强度成右手螺旋关系齐头半无限长载流长直导线的磁场*PIBX第9页/共57页解法一 圆

3、电流的磁场向外 例2：半径 为 的带电薄圆盘的电荷面密度为 ,并以角速度 绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，求圆盘中心的磁感强度。向内运动电荷的磁场例题第10页/共57页解法二 运动电荷的磁场运动电荷的磁场例题（续）第11页/共57页11.2 稳恒磁场的特性稳恒磁场的特性高斯定理和安培环路定理第12页/共57页今日教学内容（今日教学内容（1时）时）n n掌握磁场的高斯定理。n n理解磁场的安培环路定理。第13页/共57页11.2.1 磁 感 线 规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度 B 的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度 B 的大小。IISNISNI电流方向与磁场方向呈电流方向与磁

4、场方向呈右手螺旋法则右手螺旋法则。第14页/共57页 磁通量：垂直通过某一曲面的磁感线数。单位11.2.2 磁通量磁通量第15页/共57页解3 先求 ，对变磁场给出 ，后积分求求长直载流导线旁边矩形面积磁通量求长直载流导线旁边矩形面积磁通量讨论：移动矩形面积位置和形状，甚至形成封闭曲面？第16页/共57页 物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量等于零，磁场是无源场。磁场高斯定理11.2.4 磁场高斯定理磁场高斯定理第17页/共57页11.2.5 安培环路定理o 设闭合回路 为圆形回路（与 成右手螺旋）载流长直导线的磁感强度为第18页/共57页o若回路绕向化为逆时针时，则对任意形状的回路 与 成右螺

5、旋安培环路定理第19页/共57页电流在回路之外安培环路定理第20页/共57页 多电流情况 以上结果对任意形状的闭合电流（伸向无限远的电流）均成立。安培环路定理安培环路定理安培环路定理第21页/共57页安培环路定理安培环路定理 即在真空中的稳恒磁场，磁感应强度 沿任一闭合路径的积分的值，等于 乘以该闭合路径所包围的各电流的代数和。电流 正负的规定：与 成右螺旋时，为正；反之为负。安培环路定理安培环路定理 磁场安培环路定理应用步骤:(1)对称性分析(2)取回路(3)环路定理。第22页/共57页11.2.6 安培环路定理应用举例 例4 求长直密绕螺线管内磁场 解 1)对称性分析螺旋管内为均匀场,方向

6、沿轴向,外部磁感强度趋于零，即 。第23页/共57页无限长载流螺线管内磁场处处相等,外部磁场为零。2)选回路 。+磁场 的方向与电流 成右螺旋。MNPO 例5 求长直密绕螺线管内磁场（续）第24页/共57页例5 无限长载流圆柱体的磁场解 1）对称性分析 2）选取回路.第25页/共57页 的方向与 成右螺旋例5 无限长载流圆柱体的磁场（续）第26页/共57页11.3 电磁相互作用电磁相互作用11.4 霍尔效应霍尔效应第27页/共57页今日教学内容（今日教学内容（2时）时）n n掌握洛伦兹力和安培力。n n掌握载流线圈受力矩。n n了解霍尔效应。第28页/共57页一 带电粒子在电场和磁场中所受的力

7、电场力磁场力（洛仑兹力）+运动电荷在电场和磁场中受的力 方向：右手四指 由经小于 的角弯向 ，大拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向。洛仑兹力洛仑兹力第29页/共57页二 带电粒子在磁场中运动举例1.回旋半径和回旋频率第30页/共57页2.电子的反粒子：正电子正电子存在的云室照片及其摹描图。铝板正电子电子1930年狄拉克()Dirac)预言自然界存在正电子。1932安德森(Anderson)发现。第31页/共57页3.磁聚焦（洛仑兹力不做功）洛仑兹力 与 不垂直螺距第32页/共57页 应用：电子光学、电子显微镜等。磁聚焦 在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的 与 之间

8、的夹角 不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦。磁聚焦应用磁聚焦应用第33页/共57页.+-A AK+dL.三 带电粒子在电场和磁场中运动举例1.电子比荷的测定速度选择器第34页/共57页2.质谱仪7072 73 74 76锗的质谱.+-速度选择器照相底片质谱仪的示意图第35页/共57页3.回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室。此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖。第36页/共57页频率与半径无关到半圆盒边缘时回旋加速器原理图NSBON回旋加速器原理回旋加速器原

9、理第37页/共57页 我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素。我国回旋加速器我国回旋加速器第38页/共57页S磁场对电流元的作用力安培力电子洛伦兹力 由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力，即安培力。安培定律 第39页/共57页ABCo根据对称性分析解 例 6 如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直.回路由直导线 AB 和半径为 的圆弧导线 BCA 组成，电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力。安培定律安培定律例题例题第40页/共57页ACoB因由于故安培定律例题1（续）第4

10、1页/共57页霍 耳 效 应11.4 霍耳效应霍耳效应 Hall Effect一般磁场一般磁场(小于小于1T)1T)，常温，常温(约几百约几百K),1879K),1879年年第42页/共57页I霍耳电阻+-霍耳效应分析霍耳效应分析第43页/共57页 量子霍尔效应（强磁场强磁场(约约1-10T)1-10T)，低温，低温(约几约几K)K),19801980年）年）霍耳电阻量子霍耳效应量子霍耳效应第44页/共57页分数量子霍尔效应分数量子霍尔效应超强磁场超强磁场(10T)(10T)，极低温，极低温(约约0.1K)0.1K)第45页/共57页I+-P 型半导体+-2）测量磁场霍耳电压1）判断半导体的类

11、型+-N 型半导体-I+-霍耳效应的应用霍耳效应的应用第46页/共57页11.5 磁介质的极化磁介质的极化（1时）第47页/共57页一 磁介质介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度 磁介质中的总磁感强度顺磁质 抗磁质铁磁质（铁、钴、镍等）（铝、氧、锰等）（铜、铋、氢等）弱磁质磁介质磁介质magnetic medium第48页/共57页分子圆电流和磁矩分子圆电流和磁矩第49页/共57页无外磁场顺 磁 质 的 磁 化有外磁场磁介质磁介质magnetic mediummagnetic medium第50页/共57页 同向时 反向时无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 抗磁质内磁场抗磁质的磁化磁介质magn

12、etic medium第51页/共57页二 磁化强度分子磁矩的矢量和体积元单位（安/米）抗磁质内磁场顺磁质内磁场 意义 磁介质中单位体积内分子的合磁矩。磁化强度第52页/共57页C+ADBC分子磁矩（单位体积分子磁矩数）传导电流分布电流磁介质存在时的环路定理磁介质存在时的环路定理第53页/共57页磁场强度 磁介质中的安培环路定理+ADBC磁介质存在时的环路定理第54页/共57页各向同性磁介质（磁化率）相对磁导率磁 导 率 各向同性磁介质 磁介质中的安培环路定理 顺磁质（非常数）抗磁质铁磁质磁介质存在时的环路定理第55页/共57页静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场磁场是非保守场电场是保守场电场线起于正电荷、止于负电荷，静电场是有源场 磁感线闭合，磁场是无源场总结静电场与稳恒磁场总结静电场与稳恒磁场第56页/共57页