1、第十章 电 流 与 磁 场,1.电流,第一节 稳恒电流与稳恒电场,2.电流强度,单位：库仑/秒=安培,10.1.1 电流 电流强度,传导电流：带电粒子在导体中作定向运动。运流电流：带电粒子在空间作定向运动。位移电流：变化的电场产生。,单位时间内通过导体横截面的电量。,通过导体中任意截面S的电流强度为,通过导体中任意截面dS 的电流,大小：单位时间内通过导体内垂直于电流方向的单位面积的电量,方向：为该点电流方向,单位：,10.1.2 电流密度,表示在单位时间内从S面内流出的电荷量,负号表示电荷的“减少”,恒定电流 电流场的大小和方向都不随时间变化，即电荷的分布不随时间变化。即,电流的恒定条件：,
2、10.1.3 电流的连续性方程,电源是如何把正电荷由低电势的一端送回高电势的一端的,如果静电力不行，那么电源又是靠什么力把正电荷由低电势的一端送回高电势的呢？,电源能否依靠静电力把正电荷由低电势的一端送回高电势的一端？,问 题1,问 题2,探究,10.1.4 电源及其电动势,1、电源,导线中的正电荷在静电力的驱动下由高电势流向低电势。,非静电力：在电源内部存在的一种能把正电荷由负极推向正极的作用力，用FK表示。,* 提供非静电力的装置就是电源， 如化学电池、硅（硒）太阳能电 池，发电机等。* 实际上电源是把其它形式能量 转换为电能的装置。,静电力欲使正电荷从高电位到低电位。,非静电力欲使正电荷
3、从低电位到高电位。,2、电源的电动势,定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功,非静电力的功：Ak,电源的电动势：,非静电场强度：EK,单位正电荷所受的非静电力,电动势与非静电场强度的关系,凡是有非静电力存在的空间均可认为存在一种与之对应的非静电场，沿其中任意路径上就会存在电动势。,（1）电动势反映电源中非静电力作功的本领，表征电源本身特 性，与外电路的状况无关。,（2）电动势是标量，但有方向，方向为负极经电源内部到正极。,数学知识复习：矢量的叉乘,静止的电荷产生静电场。,运动的电荷产生什么场？,运动的电荷既产生电场，又产生磁场！,空间分布不随时间变化的电流称为稳恒电流
4、。,稳恒电流产生的磁场称为稳恒磁场不随时间变化的磁场。,运动的电荷形成电流。,第二节 磁感应强度,10.2.1 基本磁现象,S,N,电流 电流,磁体磁体,电流 磁体,运动电荷磁体,磁体磁体,电流 磁体,S,N,运动电荷磁体,物质的磁性起源,探究,分子环流：原子外围电子运动形成的电流,非磁性材料：分子电流环无规则排布，对外整体不显磁性。,有磁性：,一切磁现象都起源于运动电荷,磁场：在运动电荷（或电流）周围存在一种特殊物质，当其它运动电荷（或电流）进入其中将受到力的作用。,10.2.2 磁感应强度, 描述磁场强弱与方向的物理量,运动电荷所受的磁力Fm大小和方向与q,v及有关。,当电荷沿某一特殊方向
5、运动时，所受磁力为最大：Fmax,当沿与前一方向垂直的方向运动时，所受磁力为零。,定义,2、磁感强度的大小为：,1、磁感强度的方向：,为电荷不受磁力时的运动速度方向。,单位 特斯拉,高 斯,-电流元产生磁场的规律,第三节 毕奥-萨伐尔定律,10.3.1 毕奥萨伐尔定律,磁感的大小:,真空的磁导率,磁感的方向:,综合以上两点有：,几点讨论：,1. dB的大小,1）与Idl成正比，与距离r的平方成反比；,2）与r 和Idl的夹角的正弦成正比：,在与电流元垂直的方向上，磁感最大；如P1点；,在与电流元重合的方向上，磁感为零；如P2点；,2. dB的方向,垂直于电流元 Idl 和矢径 r 构成的平面,
6、p,计算各种电流分布产生的磁场的磁感强度,基本步骤：,10.3.2 毕奥萨伐尔的应用,2)分析当电流元沿电流移动时，dB方向是否变化：,若不变,直接积分;,若变化, 则要将dB适当的分解, 对各分量分别积分, 然后再合成起来,a,P,1. 直电流的磁场,任取电流元,各电流元的 dB 的方向都相同,大小:,方向:,+,已知：真空中,求： p点的磁感强度.,统一积分变量，用 a和 表示 l 和 r,P,无限长载流直导线,讨 论,半无限长载流直导线,载流直导线延长线上,所有,每个电流元与其到场点的矢径都相平行.,2. 圆电流轴线上的磁场,已知: R、I,求轴线上P点的,建立坐标系OXY,任取电流元,
7、分析对称性、写出分量式,B 的大小：,方向：,统一积分变量,1. 圆心, 载流圆环, 载流圆弧,圆心角,圆心角,讨论,3. 载流螺线管轴线上的磁场,讨论,(1) 无限长载流螺线管,(2) 半无限长载流螺线管,例题: 一无限长载流导线弯成如图所示的形状，其中bec为四分之一圆弧，半径为R。求圆心处的磁感应强度。,【解】,方向均垂直于纸面向外,方向均垂直于纸面向里,方向垂直于纸面向外,方向垂直于纸面向外,例题：半径为R的均匀带正电圆环，电荷线密度为，以角速度绕通过环心且垂直于环面的轴转动。求环心处的磁场。,【解】,带电体转动，形成圆电流。,方向垂直纸面向内,【问题延伸】 做圆周运动的的电荷、均匀带电的圆形导线、薄圆盘等绕过圆心垂直圆面的轴转动时，在圆心处产生的磁场都可以用这种方法来求解。,等效电流强度为：,
