第7章 恒定磁场.doc

学****指导一、,理解电流密度和电电动势的概念。——磁感强度的概念。-萨伐尔定律,掌握磁场叠加原理并能计算一些典型问题的磁感强度。——高斯定理和安培环路定理,掌握用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。,会计算运动电荷在磁场中所受的力,并能分析在匀强磁场中电荷的运动规律。,并能计算简单几何形状的载流导体和载流平面线圈在磁场中所受到的安培力和磁力矩。。了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中磁场强度和磁感强度的关系。理解磁介质中的安培环路定理及其应用。了解铁磁质的特性。,会计算磁力及磁力矩的功。二、知识框架恒定磁场磁场中的介质真空中稳恒磁场磁场的描述基本规律1、磁感应强度是描述磁场本身性质的物理量大小:方向:的指向2、几何描述----磁感应线3、磁通量毕奥—萨伐尔定律1、电流激发的磁场2、由毕奥—萨伐尔定律可得运动电荷激发的磁场磁场的性质安培定律1、载流导线上的电流元在磁场中所受安培力有限长电流在磁场中所受安培力2、载流线圈在磁场中所受力矩式中3、运动电荷在磁场中所受磁力1、磁场中的高斯定理2、安培环路定理1、三种介质抗磁质顺磁质铁磁质2、有关物理量(1)磁化强度各向同性磁介质(2)磁场强度各向同性磁介质3、基本规律(1)磁介质中的高斯定理(2)有磁介质时安培环路定理几种载流导线产生的磁感应强度:(1)一段载流直导线无限长时(2)载流线圈轴线上一点圆心处(3)有限长载流直螺线管内一点无限长时由安培环路定理得到几种载流体周围磁场分布(1)无限长载流柱体(半径为),(2)载流螺线环内一点(3)无限大载流平面外一点(电流密度为)三、(1)确切理解磁感应强度的概念,并能熟练、正确地运用毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理计算一些典型问题的磁感应强度。(2)正确理解和运用安培定律计算载流导体和载流平面线圈在磁场中所受到的安培力和磁力矩。(1)根据毕奥-萨伐尔定律利用叠加原理计算有关问题中的磁感强度。(2)计算载流导体和载流平面线圈在磁场中所受到的安培力和磁力矩。四、,电流的方向是正电荷流动的方向。电流密度是垂直通过导体单位截面的电流,电流密度的方向与该点电流的方向一致,即式中为面元的法向单位矢,电流密度是矢量。电流与电流密度矢量的关系为形成稳恒电流的条件上式表明,流入闭合曲面S内的电流等于从闭合曲面S内流出的电流,闭合曲面内没有电荷的积累,即闭合曲面内的电荷不随时间而改变。电动势在电源内部,非静电力把单位正电荷从电源的负极B移到正极A所作的功称作电源的电动势。式中表示电源非静电电场强度(表示单位正电荷受到的非静电力)。若非静电力作功不局限于电源内部,而分布在整个闭合回路中,。实验发现,运动正电荷在磁场中某点P所受磁力的大小随其速度方向的变化而不同,我们定义:运动正电荷在场点P所受磁力为零时,其速度方向为P点处磁场的方向,即磁感强度的方向。实验又发现,当运动正电荷速度v的方向与磁场中某点P的磁感强度B的方向垂直时,它所受到的磁力具有最大值Fm,-萨伐尔定律毕奥-萨伐尔定律给出了一段稳恒电流元Idl在空间某点处激发磁感强度所遵循的规律。式中er为矢量r的单位矢,即er=r/r。dB的大小为式中q为Idl与r的夹角。dB的方向为Idl´r的方向,即dB的方向垂直于Idl与r所决定的平面,遵循右手定则,如图7-1。图7-1对于任意形状的稳恒电流,可根据叠加原理求得其在空间任意点激发的磁感强度用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理计算磁感强度的一般步骤:(1)选取合适的电流元Idl;(2)应用毕奥-萨伐尔定律(或用载流直导线、载流圆环等典型磁场的结果)写出电流元Idl在场点P的磁感强度dB,并作图表示出dB的方向;(3)选取合适的坐标系,写出dB在各坐标轴上的分量;(4)如果积分号内有多个变量,因利用变量之间的关系,统一变量。然后利用已知条件确定积分上下线;(5)积分求出B的各分量,将各分量合成求得B的大小和方向。、速度为v的运动电荷,在空间距它为r处激发的磁感强度如图7-2所示,当q>0,B的方向与相同;当q<0,B的方向与相反。a)b)图7-(1)磁通量通过磁场中任意曲面的磁感线数,称作通过该曲面的磁通量,即(2)磁场的高斯定理通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零,即上述结论称作磁场的