1、,7-2电源 电动势,END,本节的重点： （1）电源电动势的大小的计算 （2）电源电动势的方向的判断,3,(1) 电源：提供非静电力的装置,非静电力使正电荷逆静电场力方向运动.,4,(2) 电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功.,电动势：,5,电源电动势,结论：电源电动势在数值上等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电性电场力所做的功。,电源电动势的方向：电源内部 电势升高的方向。,6,7.3 磁场 磁感应强度,重点： （1）B为磁感应强度 而非磁场强度 （2）运动电荷在磁场中所受的力,7,单位：特斯拉,四. 运动电荷在磁场中受力*,+,7-4 毕奥-萨伐尔定
2、律,（1）毕奥-沙伐尔定律,重点：,9,（2）载流直导线的磁场:,无限长载流直导线:,直导线延长线上:,（3）载流圆环,载流圆弧,（4）无限长直螺线管内部的磁场,10,一 毕奥萨伐尔定律 (1820年12月）,(电流元在空间产生的磁场),真空磁导率,11,任意载流导线在点 P 处的磁感强度,磁感强度 叠加原理,例1. 判断下列各点磁感强度的方向和大小.,1、5点 ：,3、7点 ：,2、4、6、8 点 ：,毕奥萨伐尔定律,1,2,3,4,5,6,7,8,二 毕奥萨伐尔定律应用举例,13,例2 直电流的磁场。,解：,每个电流元产生磁场同方向,（1）判断电流元产生磁场的方向是否一致,(1) 大小,1
3、4,重点：1，2的确定！,15,1.无限长载流长直导线的磁场。,2.半无限长载流直导线,3.直导线延长线上,2019/2/20,16,无限长载流长直导线的磁场,电流与磁感强度成右手螺旋关系,17,例14-2 圆电流轴线上的磁场。,解：,y,因为圆线圈上各个电流元在P点产生的磁感应强度的方向是不同的，所以只能用它的矢量表示：,18,例2 圆电流轴线上的磁场。,解：,垂直分量抵消！,y,2019/2/20,19,载流圆环,载流圆弧,圆心角,圆心角,2019/2/20,20,小结：,利用毕奥萨伐尔定律求解任意形状的载流导线所产生的磁场的注意事项：,（1）如果方向都一致， 可以简化为,（2）如果方向不
4、一致， 可以写为,分析任意电流元产生磁场的方向是否一致,可以先求出所有电流元在某个坐标轴上分量的代数和，进而求出总的磁感应强度。,2019/2/20,21,练习,2019/2/20,22,3. 磁偶极矩(magnetic dipole moment),23,1.对于无限长的螺线管,故,24,（2）半无限长螺线管的一端,比较上述结果可以看出，半“无限长”螺线管轴线上端点的磁感强度只有管内轴线中点磁感强度的一半.,25,下图给出长直螺线管内轴线上磁感强度的分布.,从图可以看出，密绕载流长直螺线管内轴线中部附近的磁场完全可以视作均匀磁场.,26,例4 半径为 的带电薄圆盘的电荷面密度为 ，并以角速度
5、 绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，求圆盘中心的磁感强度.,27,解法一 圆电流的磁场,向外,向内,28,本章目录,7-5 磁通量 磁场的高斯定理,END,磁通量 的定义和计算,（2）磁场高斯定理的理解,重点:,29,磁感应强度方向：切线,磁感应强度大小：,磁感应线上任一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向一致。,垂直通过单位面积的磁感应线条数等于该处磁感应强度B 的大小。,一. 磁力线（磁感应线）,30,直线电流的磁感应线,磁感应线为一组环绕电流的闭合曲线。,规定：磁铁的北级（N)所指方向为磁场方向,直线电流的磁力线,圆电流的磁力线,I,通电螺线管的磁力线,1、每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲
6、线，磁力线是无头无尾的闭合回线。,磁场是无源场。,2、磁通量穿过磁场中任一曲面的磁力线的条数,单位,通过小面元磁通量,匀强磁场中,匀强磁场中,一般情况,（1）静电场高斯定理：,3、磁场中的高斯定理,（2）对磁场来说：,34,物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的）.,磁场高斯定理,35,静电场为有源场！,磁场与电场不同等的原因：自然界无磁单极,磁场为无源场！,课堂练习,例7-6 如图载流长直导线的电流为 ，试求通过矩形面积的磁通量。,解： 先求 ，对变磁场给出 后积分求,2019/2/20,38,7-6 安培环路定理,重点：,1. 理解安培环路定理，并应用定理求解磁感应强度
7、大小,2019/2/20,39,静电场：,稳恒磁场：,无旋场,？,有旋场,静电场是保守场,引言,40,一 安培环路定理,（1） I与L成右螺旋,以无限长载流直导线为例,41,o,（2）若I与L成左螺旋,对任意形状的回路上述结论仍成立，证明如下页所示,42,磁场的环流与环路中所包围的电流有关,在垂直于导线的平面上任取一包围电流的闭合曲线 L,对任意形状的回路 (自学）,43,(3)电流在回路之外,2019/2/20,44,多电流情况,推广：,安培环路定理,2019/2/20,45,安培环路定理,在真空的恒定磁场中，磁感强度 沿任一闭合路径的积分的值，等于 乘以该闭合路径所穿过的各电流的代数和.,
8、2019/2/20,46,什么样的电流才算是被闭合曲线包围呢?,注意,答: 所谓被闭合曲线所围绕的电流,是指穿过以它为边线的任一曲面的电流。,(1) 有限长导线,(2),2019/2/20,47,1. 代数和,2. 上述讨论不是严格证明，只是说明。,4. 仅适用稳恒电流产生的磁场,磁场为有旋场！,但安培环路定理表达式中的电流强度是指穿过闭合曲线的电流，不包括闭合曲线以外的电流。,注意：,2019/2/20,48,二、安培环路定理的应用,当场源分布具有高度对称性时，利用安培环路定理计算磁感应强度,1. 无限长载流圆柱导体的磁场分布,分析对称性,电流分布轴对称,磁场分布轴对称,已知：I、R 电流沿
9、轴向，在截面上均匀分布,2019/2/20,49,的方向判断如下：,2019/2/20,50,作积分环路并计算环流,1. 如图,利用安培环路定理求,2019/2/20,51,2. 如图,利用安培环路定理求,2019/2/20,52,结论：无限长载流圆柱导体。已知：I、R,2019/2/20,53,2.无限长圆柱面电流的磁场。,解：,对称性分析结论: 磁场沿回路 切线，各点大小相等,P,L,P,2019/2/20,54,已知：I 、N、R1、R2N导线总匝数,分析对称性,磁力线分布如图,作积分回路如图,方向,3.环形载流螺线管的磁场分布,B,r,O,计算环流,利用安培环路定理求,2019/2/2
10、0,56,5.下面求无限长螺线管内磁场：,由安培环路定律：,57,一 带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛伦兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的力,58,二 带电粒子在磁场中运动举例,1 回旋半径和回旋频率,59,2 磁聚焦,（洛伦兹力不做功）,洛伦兹力,与 不垂直,螺距,60,一、安培力公式,一个载流子受力：,（1）一个电流元受力：,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,（2）有限长载流导线所受的安培力,例1 计算长为L的载流直导线在均匀磁场B中所受的力。,解：,62,例 2 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.,63,（2）对圆弧，根据对称性分析,解：,（1）直导线 AB所受的安培力为,64,由于,因,故,65,解 取一段电流元,例 3 求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 .,66,结论 任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力，与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同.,
