1、,同学们 新学期好,自我介绍：名字：张毅 手机号：13342296193 办公室电话：84707863-8335 Email: 办公室：物理学院室 授课：大学物理实验 大学物理(二）光信息处理 研究方向：拉曼光谱用于癌症早期诊断方面研究 所在单位：近场光学与纳米技术研究所,几件事： 成绩：平时成绩占，考试成绩 非讲内容 教学日历2011-1.doc 答疑时间：第五周开始(除周三外)下午： 地点：综合楼室 演示实验：第五周开始(除周三)外下午： 地点：综合楼1室或302室 作业本：综合楼3或405室 时间：第四周周二下午或周三下午 今日作业 作业二十五 重修同学下课后到我这来一趟,要求： 每人要
2、准备一本记录本 不要旷课逃课 要按时完成作业,5,第8章 恒定磁场,8.1 磁场 磁感应强度,今日内容： 一电磁现象 二电磁现象的本质是什么 三磁感应强度及其定义 四运动电荷的磁场分布 五磁场叠加原理 六毕奥萨伐尔定律 七几个例题 八. 安培环路定理*,一.电磁现象 问题1. 产生磁场的物质或装置 1.条形磁铁的磁场,2.地球磁场,3.通电螺旋管的磁场,4.通电导线的磁场,5.运动电荷的磁场,v,q,问题2. 磁场的性质,能够对处于磁场中的另一磁铁 通电线圈 通电导线 运动电荷等以力的作用,13,磁力,1820年4月丹麦物理学家奥斯特在哥本哈根大学作有关电和磁的演讲。,1820年7月21日，奥
3、斯特以拉丁文报导了60次实验的结果。,接通电源时，他发现放在边上的磁针轻轻抖动了一下，他意识到这是盼望已久的电流的磁效应。,14,磁力,1822年，法国物理学家安培发现两根平行的载流导线之间存在着电磁相互作用力（磁场力）。,通过一系列实验，他认识到磁力是由运动电荷产生的。,15,磁力,磁场对运动电荷的作用,磁力是由运动电荷产生的。,二电磁现象的本质是什么,运动电荷（电流）在其周围产生磁场，磁场对处于场中的运动电荷（电流）施以作用力。磁场力（磁力）是通过磁场传递的，磁场也是一种物质。,17,运动电荷,运动电荷,说明,1、磁场由运动电荷(或电流)产生;,3、磁场是物质的，有能量、有质量,磁场传递磁
4、相互作用,2、磁场对运动电荷(或电流)有力的作用;,18,本章内容：,1.给定电流分布求 磁场分布 2.给磁场分布求 通电导线所受的力,三磁感应强度及其定义,1.磁感应强度在磁场中引入一个矢量,其大小反应磁场的强弱，其方向为该点的磁场方向，该矢量称为磁感应强度。,21,2.B的定义,实验：考察点电荷q 以速率v沿不同方向运动时受到的磁力,结论：,1、电荷q 沿某一取向运动时，,2、电荷q 垂直零力线方向运动时，,3、电荷q的运动方向与零力线方向成一夹角a 时，,Fm垂直速度v，大小随v变化而变化。,称零力线,22,定义：磁感应强度的大小：,方向：右手定则,3.洛伦兹力,运动电荷q在磁场B中运动
5、受力为,该力称为洛伦兹力,四运动电荷产生的磁场分布,2.B的大小：,1.B的方向 :,3.B的矢量表达式：,五磁场服从叠加原理：,设有多个运动电荷q1 q2,q1,q2,v1,v2,六 毕奥萨伐尔定律,通电导线的磁场分布,宏观上看：,微观上看：,I,a,b,p,电流元磁场分布公式,运动点电荷q在p点的磁场：,电流元磁场,电流元磁场分布公式,该式称为毕奥萨伐尔定律,整个通电导线产生的总磁场为,引入新概念：电流元 定义：,七几个例题,求：直线电流的磁场分布。,方向 ,l,例1,I,O,方向：右手定则,讨论： （） L 则 1=0 2= ,（）B的大小与a成反比 （ 3 ）左边磁场方向 （）推广：通
6、电导体板或半圆柱面导体,（）无限长直线电流的磁场,例2,宽度为 a 的无限长金属平板，均匀通电流I，,将板细分为许多无限长直导线每根导线宽度为 d x 通电流,解：建立坐标系,所有dB 的方向都一样： ,求：图中P点的磁感应强度。,35,例题3：求载流导线的磁场。,例题扩展,例4 圆电流轴线上的磁场,I,o,对称性,讨论：（） 圆电流中心的磁场,（）圆线圈轴线上远处 的磁场,方向？,（）新概念：磁偶极子：载流圆线圈称磁偶极子磁偶极矩：定义：m=ISn( 4 ) 左边磁场方向 （）原子中电子产生磁场,（）圆电流的磁场分布,例5 求载流均匀密绕长直螺线管轴线上的磁场,解,圆电流,叠加原理,对无限长
7、直螺线管， 内部轴线上的任一点,对无限长直螺线管， 任一端口的中心处,对无限长直螺线管， 内部轴线上的任一点,对无限长直螺线管， 任一端口的中心处,B,求：一段圆弧圆电流在其曲率中心处的磁场。,例6,方向 ,解：,例7：,三角形框的每一边长为,求正三角形中心处 的 磁感应强度,解：,令 、 、 、 、 分别代表 长直导线1、2、和三角形框的边 、 、 在 点处产生的磁感应强度。,则按叠加原理,由比萨定律，有,方向： 垂直纸面向外；,由比萨定律，有,方向： 垂直纸面向里；,方向：垂直纸面向里。,例题扩展,1.旋转带电圆盘 2.旋转带电圆桶,8.3 安培环路定理及其应用,电磁感应强度的环路积分不为
8、零， 磁场是（非保守场）有旋场。 不能引入“磁势”概念,全部电流产生的电磁 感应强度的矢量和,闭合环路所包围的 电流强度的代数和,环路积分的方向与电流方向 成右手螺旋关系时，电流为正； 反之，电流为负。,环路积分的方向反向时，积分值反号； 同时，电流的正负也反号。,求：无限长直线电流的磁场,解：对称性分析磁感应线是 躺在垂直平面上的同心圆。,例1,I,选环路,方向：切线,例2 求均匀载流无限长圆柱导体内外的磁场分布,解,对称性分析,选取积分环路,计算环路积分,计算电流,对称性分析,选取积分环路,计算环路积分,应用环路定理计算磁场,求：无限长圆柱面电流的磁场,解：对称性分析磁感应线是 躺在垂 直
9、平面上的同心圆。,选环路,环路积分,电流,应用环路定理,方向？,例4,求：均匀密绕无限长直螺线管的磁场（已知 n 、I）,积分环路,方向？,均匀密绕无限长直螺线管外部的磁场为零,磁场是均匀,能量困难,磁场为零,均匀密绕无限长直螺线管是理想化的模型,电流密绕,避免“漏磁”,均匀密绕通电螺绕环实现了“均匀密绕无限长直螺线管”,实验物理学家进行测量,外部的磁场很弱,阅读,由安培环路定理：,由B的高斯定理：,Bz与r无关,螺线管外部磁场 如何分布？,螺线管长直电流,内部磁场：,密绕情况,外部磁场：,阅读,例5,求：均匀密绕螺线环的磁场（已知 中心半径R，总匝数N，电流强度I）,解：对称性分析管内任意一个垂轴平面都是对称面磁感应线是一组同心圆,0 （其他）,与环的横截面形状无关。,方向？,例6无限大平面电流的磁场分布,面电流密度矢量,无限大均匀平面电流两侧的磁场 是均匀磁场，大小相等，方向相反。,解,积分环路,
