第八章恒定电流与稳恒磁场.ppt

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1、第八章恒定电流与稳恒磁场D D I一、电流和电流密度一、电流和电流密度方向方向:该点该点+q运动方向运动方向.由于电流是在一个体积中运动，称由于电流是在一个体积中运动，称J为为体电流的面密度。体电流的面密度。-垂直通过垂直通过单位横截面电流强度单位横截面电流强度.8.1 恒定电流恒定电流数值数值:8.3 磁通量磁通量 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理一、磁感应线一、磁感应线 作法作法二、磁通量二、磁通量 磁通量磁通量 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理 因为磁感应线是因为磁感应线是闭合闭合的，所以的，所以穿进穿进闭合曲面的磁感应线等于闭合曲面的磁感应线等于穿出穿出闭合曲面闭合曲面的磁感应线的磁感

2、应线,即即 此式说明磁场是此式说明磁场是无源场无源场。(单位单位:韦伯韦伯)性质性质一、毕奥一、毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律类比静电场类比静电场:dq8.4 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律dqdEPdB电流元：电流元：关于稳恒电流产生关于稳恒电流产生磁场的规律。毕萨定律磁场的规律。毕萨定律表述为：载流回路的任表述为：载流回路的任一电流元一电流元 ，在真空在真空中任中任意一点意一点 P 处所产生处所产生的磁感应强度为：的磁感应强度为：a aP方向：方向：大小大小:系数：系数：在无限大均匀磁介质中在无限大均匀磁介质中m m=m m0 0 m mg g（真空）（真空）适用于任何规则适用于任何规则 I载

3、载 ；应用应用a aP二、毕二、毕-萨定律的应用萨定律的应用 利用毕利用毕-萨定律求萨定律求 取电流元取电流元确定确定 的方向的方向,写出写出 的表示式的表示式根据根据 的方向的方向,写出该方向写出该方向 的分量式的分量式 统一变量统一变量,积分求解。积分求解。两种典型载流导线的磁场两种典型载流导线的磁场 载流直导线的磁场载流直导线的磁场lO Oa a a a a aarIPdl由毕由毕-萨定律萨定律,P 点点的的 大小为大小为 由于直导线上所由于直导线上所有电流源在有电流源在P点产生点产生的的 方向都相同，方向都相同，所以所以lO Oa a a a a aarIPdl载流圆形线圈的磁场载流圆

4、形线圈的磁场 IR在在O点产生的点产生的 大小为大小为 由于载流圆形线由于载流圆形线圈上所有电流元在圈上所有电流元在O点产生的磁感应强度点产生的磁感应强度方向都相同方向都相同,所以所以载流圆线圈的磁场（圆心处）载流圆线圈的磁场（圆心处）结论结论：电流元或一段载流直导线在其电流元或一段载流直导线在其延长线延长线上不产生磁场。上不产生磁场。一段载流直导线产生的磁场一段载流直导线产生的磁场 无限长无限长载流直导线产生的磁场载流直导线产生的磁场 圆电流在圆心处产生的磁场：圆电流在圆心处产生的磁场：半径为半径为R，中心角为中心角为q 的载流圆弧的载流圆弧在圆心处产生的磁场在圆心处产生的磁场:o oR R

5、 o oR RI I1)1)R Ro oI I2)2)o oR RI I3)3)4)4)o op pxab解解:“无限长无限长”载流面视为载流面视为 许多无许多无 限长的载流线限长的载流线方向为方向为作业一作业一.2IrR1R2求：圆环中心的磁感应强度。求：圆环中心的磁感应强度。方向为方向为题解例题解例6-2已知：已知：R1、R2、8.5 磁场强度磁场强度 安培环路定律安培环路定律一、磁介质一、磁介质磁介质磁介质-在磁场中能够对磁场产生影响在磁场中能够对磁场产生影响 的物质的物质.分类分类:类比电介质类比电介质,有有二、磁化强度二、磁化强度 磁场强度磁场强度 为表征物质的宏观磁性或介质为表征物

6、质的宏观磁性或介质的磁化程度，定义磁化强度的磁化程度，定义磁化强度磁场强度磁场强度(辅助量辅助量):):实验表明实验表明,在各向同性的非铁磁介质中在各向同性的非铁磁介质中,有有例例:无限长直线电流的磁场无限长直线电流的磁场单位单位:Am-1三、安培环路定律三、安培环路定律静电场静电场稳恒电流磁场稳恒电流磁场l 猜测猜测 表示式的思路与定性分析表示式的思路与定性分析与静电场高斯定理相同。与静电场高斯定理相同。l 半定量证明，由特殊推广到一般。半定量证明，由特殊推广到一般。1.特例特例磁场磁场:一根一根“无限长无限长”载流直线的磁场。载流直线的磁场。介质介质:各向同性磁介质。各向同性磁介质。环路环

7、路:以以I 为圆心且与直线垂直的圆，为圆心且与直线垂直的圆，并以逆时针为的正方向。并以逆时针为的正方向。r rO OI IHH 推广推广磁场磁场:“无限长无限长”载流线可以是弯曲的载流线可以是弯曲的;环路：可以是包围环路：可以是包围 I 的任意闭合线；的任意闭合线；介质：任意磁介质。介质：任意磁介质。l 当回路当回路 不包围不包围 I 时，时，2.多根多根“无限长无限长”的载流线的载流线任意闭合回路（方向：逆时针）任意闭合回路（方向：逆时针）上任一点：上任一点：I I1 1I I2 2I I3 3I I4 4L Ll 重点强调重点强调1.表明表明稳恒磁场稳恒磁场是涡旋场或非保守场。是涡旋场或非

8、保守场。3.积分回路是积分回路是N圈时，圈时，含义：含义：2.指积分回路穿过（套住）的传导电指积分回路穿过（套住）的传导电流的代数和流的代数和IRRL1L2abcI1I2 三、安培环路定律的应用三、安培环路定律的应用计算具有计算具有对称性对称性磁场的磁感应强度。磁场的磁感应强度。计算步骤计算步骤 、由由求：求：H，B。、分析磁场的对称性分析磁场的对称性 、由由 确定各电流的正、负。确定各电流的正、负。、合理、合理选取回路选取回路，并规定方向；并规定方向；几种典型磁场的计算几种典型磁场的计算1.长直长直(密绕密绕)螺线管内的磁场螺线管内的磁场(l、N、I)abdcP 2.环形螺线管内的磁场环形螺

9、线管内的磁场r1 1rP3.无限长载流圆柱导无限长载流圆柱导体体内外的磁场内外的磁场（R，I 均匀分布）均匀分布）IRrHPLr Rr R,r R,I8.6 安培定律及其应用安培定律及其应用一、安培定律一、安培定律p 引入引入均匀磁场对载流均匀磁场对载流直导线的作用力。直导线的作用力。I大小大小:方向：方向：特殊性特殊性:任一电流元任一电流元 的方向相同，的方向相同，且其上所有点的且其上所有点的 相同。相同。p 任意磁场对任意载流导线的作用力任意磁场对任意载流导线的作用力 处理方法类似求变力的功，将导线分割处理方法类似求变力的功，将导线分割成无限多个元段，化曲为直，视每一元成无限多个元段，化曲

10、为直，视每一元段上段上 不变，以不变代变。不变，以不变代变。（一般（一般 ,L曲线）曲线）xyRI I方向如图。方向如图。补充补充习题集习题集P92-6-8dfP152-例例5-5xo方向方向I2aI1ABCxdx若若BC=L,求求 fBC、只讨论均匀磁场对只讨论均匀磁场对平面线圈平面线圈的作用力。的作用力。u 引入引入平面载流线圈受到的磁力矩。平面载流线圈受到的磁力矩。(由安培定律证明由安培定律证明)u 定义面积矢量定义面积矢量,磁矩磁矩u 磁力矩的矢量表达式磁力矩的矢量表达式二、磁场对载流线圈的作用二、磁场对载流线圈的作用SIj j abcdu 讨论讨论:P153-5-6III大小：大小：方向：方向：SIj j abcd此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!