1、第八章 电流的磁场,8.1 磁场、磁感应强度 8.2 电流的磁场 8.3 磁场对运动电荷的作用 8.4 磁场对电流的作用、磁矩,第一节 磁场、磁感应强度,一、磁场 二、磁感应强度 三、磁感应线 四、磁通量,（1）自然界磁现象,一、磁场,1. 磁现象及其规律, 磁性：具有能吸引铁磁物质(Fe、Co、Ni）的一种特性., 磁体：具有磁性的物体.,（2）电流的磁效应,使磁针在电流周围偏转., 通电导线对磁针有作用, 载流导线之间有磁相互作用,说明：磁现象与运动电荷之间有着深刻的联系.,2.磁场,磁铁和运动电荷（电流）在其周围激发的一种特殊物质.,静止的电荷激发静电场 运动的电荷可同时激发电场和磁场,
2、分子电流假说：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的.,单位： 特斯拉(T),大小:,方向:,正电荷受力为零时的速度方向.即小磁针置于此处时N极指向.,1. 磁感强度的定义,二、磁感应强度,三、磁感应线（磁场的图示法）,（1）磁感强度的方向磁感线上的切线方向,磁感应线的特点：, 在任何磁场中，每一条磁感应线都是环绕电流的闭合曲线，无头无尾，好象涡旋一样，因此磁场是一种涡旋场。,电流方向与电流产生的磁场方向符合右手螺旋法则,任意两条磁感应线在空间互不相交。,磁感应线较密处，磁场较强； 磁感应线较疏处，磁场较弱。,通过垂直于磁场方向的单位面积的磁感应线的条数,（2）磁感应强度的大小,四
3、、磁通量,垂直通过磁场中一个给定面积的磁感应线的总数,1.均匀磁场,单位：,2.非均匀磁场,第二节 毕奥萨伐尔定律,一、毕奥沙伐尔定律 二、 毕奥沙伐尔定律的应用,一、毕奥沙伐尔定律,方向该处电流的方向,电流元矢量 ： 电流与微分线元的乘积,1. 电流元在真空中产生的磁场,静电场:,磁 场：,对比：,真空磁导率,毕奥萨伐尔定律,真空中的磁场,2. 一段载流导线产生的磁场,步骤： （1）把长度为L的载流导线分成许多个电流元,3. 几条(或几段)载流导线产生的磁场,磁场的叠加原理：,1.真空中载流圆环圆心上的磁场,二、毕奥沙伐尔定律的应用,方向均沿 x 轴的正方向,方向右手螺旋法则,大拇指 ； 四
4、指弯曲方向电流方向。,1/4圆环,半圆环,载流圆环圆心上的磁场,大小,方向均沿 x 轴的负方向,2. 真空中载流长直导线的磁场,的方向沿 x 轴的负方向.,（2）无限长载流直导线的磁场,（1）有限长载流直导线的磁场,（3）半无限长载流直导线的磁场,右手螺旋,长直载流导线的磁场方向,大拇指电流方向； 四指弯曲方向磁感应线环绕方向。 某一点的 即为磁感应线在该点的切线方向。,磁感应线是一组同心圆,载流导线产生的磁场,注：长直载流导线延长线上任一点的磁感应强度为0,第三节 磁场对运动电荷的作用,一、洛仑兹力 二、质谱仪,1.洛仑兹力,大小：,一、洛仑兹力,方向：右手螺旋定则,不会改变电荷运动速度的大
5、小.但会改变电荷的运动方向.,2.带电粒子在磁场中的运动,带电粒子以速度 作匀速直线运动。,带电粒子在均匀磁场中作匀速圆周运动,螺距,带电粒子作螺旋线运动,二、质谱仪带电粒子受电磁场作用的现代技术运用,* 速度选择器:,* 质谱分析仪：,工作原理：利用磁场对运动电荷的作用，把电量相等而质量不同的带电粒子分离,速度选择器,照相底片,根据条纹的位置测量出圆周半径R计算同位素的质量。,质谱粒子射到底片上形成的线状条纹,三、运动电荷在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛仑兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的合力,第四节 磁场对电流的作用,一、安培定律 二、磁场对载流线圈的作用、磁矩,1. 安培定律：
6、 电流元在磁场中的受力,一、安培定律,洛伦兹力,电流元中的自由电子数,电流元所受合力,方向：,电流元在磁场所受到的力,大小：,夹角,安培定律,方向：,2. 一段载流导线在磁场所受的力,（1）均匀磁场,讨论:,当 p /2，Fmax= IBL,当0 或 p 时F = 0,（2）非均匀磁场,例：一条无限长直载流导线通有电流I1，另 一有限长度的载流导线AB通有电流 I2。 求导线AB与无限长直载流导线平行和垂 直放置时所受到的安培力。,解：,(1) AB与直导线平行,方向：垂直于纸面向里,电流I1在AB上产生的磁感应强度的大小为：,根据安培定律，AB 受到的磁场力,大小：,垂直指向无限长直导线,方
7、向：,(2) AB与直导线垂直,I2,A,B,L,电流元受到的安培力,方向：,大小：,在AB导线上，距无限长直导线为l 处取电流元 ，则此处的磁感应强度为,垂直AB向上。,根据安培定律，AB 受到的磁场力为：,方向：垂直AB向上。,二、磁场对载流线圈的作用、磁矩,线圈法线方向,1. 均匀磁场对载流线圈的作用力,位于同一直线上 作用相互抵消,不位于同一直线上，形成力偶,N 匝线圈所受力矩,2. 均匀磁场对载流线圈的力矩,线圈的磁矩,线圈所受力矩,载流线圈在磁力矩的作用下将会发生转动。与线圈的转动方向成右手螺旋关系。,载流线圈在磁场中受磁力矩作用而转动是制成电动机和磁电式仪表的基本原理。,1）在均匀外磁场中，任意形状的载流平面线圈所受的合力为零，但合力矩一般不为零。,磁场对载流线圈的作用：,3.应用,
