磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(大二上)

1、1 電流電流電流：電流就是電荷的定向運(yùn)動(dòng)。電流：電流就是電荷的定向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)流電流：裸露電荷的定向運(yùn)動(dòng)；運(yùn)流電流：裸露電荷的定向運(yùn)動(dòng)；傳導(dǎo)電流：導(dǎo)線中的電流。傳導(dǎo)電流：導(dǎo)線中的電流。+- 運(yùn)流電流附近既有電場(chǎng)也有磁場(chǎng)，運(yùn)流電流附近既有電場(chǎng)也有磁場(chǎng)，而傳導(dǎo)電流周?chē)挥写艌?chǎng)。而傳導(dǎo)電流周?chē)挥写艌?chǎng)。電流的方向：規(guī)定電流的方向：規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较蛘姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?電流強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)截面電流強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)截面S S的電量。的電量。dtdqI 注意：在導(dǎo)體中注意：在導(dǎo)體中q q包含兩個(gè)部分。一部分是通過(guò)截面包含兩個(gè)部分。一部分是通過(guò)截面的正電荷，另一部分是反向通過(guò)的

2、負(fù)電荷。的正電荷，另一部分是反向通過(guò)的負(fù)電荷。2實(shí)驗(yàn)表明：在恒定電流周?chē)瑫r(shí)存在實(shí)驗(yàn)表明：在恒定電流周?chē)瑫r(shí)存在電場(chǎng)電場(chǎng)和和磁場(chǎng)磁場(chǎng)。恒定磁場(chǎng)：恒定電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。恒定磁場(chǎng)：恒定電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。 穩(wěn)恒磁場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)3磁場(chǎng)：在電流周?chē)纬傻囊环N物質(zhì)。磁場(chǎng)：在電流周?chē)纬傻囊环N物質(zhì)。 特性：會(huì)對(duì)處于其中的運(yùn)動(dòng)電荷（電流）產(chǎn)生力的特性：會(huì)對(duì)處于其中的運(yùn)動(dòng)電荷（電流）產(chǎn)生力的 作用，稱(chēng)為磁場(chǎng)力。作用，稱(chēng)為磁場(chǎng)力。磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量: :描述空間磁場(chǎng)分布。描述空間磁場(chǎng)分布。BmFqvB在磁場(chǎng)在磁場(chǎng) 空間中，若電荷空間中，若電荷q 以速度以速度 運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)：vB0max0limsinmqFFB

3、q vq v磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量磁場(chǎng)磁極電流磁極電流( /) ()sinFFq dtv dtI dlsin4因此電流元因此電流元 在磁場(chǎng)在磁場(chǎng) 中受到的磁場(chǎng)力為：中受到的磁場(chǎng)力為：BIdlmdFIdlB說(shuō)明：說(shuō)明： 的方向與電荷受磁場(chǎng)力為零時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相同。的方向與電荷受磁場(chǎng)力為零時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相同。B5若若 由電流元由電流元 產(chǎn)生，產(chǎn)生，B 產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：說(shuō)明：說(shuō)明： 、 、 三者滿(mǎn)足右手螺旋關(guān)系。三者滿(mǎn)足右手螺旋關(guān)系。dlB三、畢奧薩伐爾定律三、畢奧薩伐爾定律2004rrlIdBdlId Idlrr0為真空磁導(dǎo)率常數(shù)。為真空磁導(dǎo)率常數(shù)。710410 T m

4、A6真空中任意電流回路產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度：真空中任意電流回路產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度：2004rrlIdB7求半徑為求半徑為a a的電流環(huán)在其軸線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)。的電流環(huán)在其軸線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)。分析：在軸線上，磁場(chǎng)方向沿分析：在軸線上，磁場(chǎng)方向沿z z向。向。電流分布呈軸對(duì)稱(chēng)。電流分布呈軸對(duì)稱(chēng)。解：解：在電流環(huán)上任取電流元在電流環(huán)上任取電流元 ，Idl【例題【例題11-211-2】 jdlxyza(0,0,)Pz204rIdldB23222021222224RaIRRaRRaIdldBBzz8一、磁場(chǎng)的高斯定理一、磁場(chǎng)的高斯定理磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量矢量 （磁通密度矢量）（磁通密度矢量）( )B r電流元

5、電流元 產(chǎn)生的產(chǎn)生的 為：為：IdldB則整個(gè)電流回路產(chǎn)生的則整個(gè)電流回路產(chǎn)生的 為：為：B4.2 磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理 2004rrlIdB2004rrlIdBd9說(shuō)明說(shuō)明: : 也為磁通密度矢量。由密度的定義：也為磁通密度矢量。由密度的定義：BdBds式中：式中： 為垂直于磁力線的面元；為垂直于磁力線的面元； 為穿過(guò)為穿過(guò)dsds面元的磁通量。面元的磁通量。dsd穿過(guò)閉合曲面穿過(guò)閉合曲面S S的磁通量為：的磁通量為：sdB10 在恒定磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量穿過(guò)任意閉合面的在恒定磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量穿過(guò)任意閉合面的磁通量為磁通量為0，即：，即： 上式表明：磁力線在空間任意位置是上式

6、表明：磁力線在空間任意位置是連續(xù)連續(xù)的。的。上式表明：上式表明：恒定磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)恒定磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng) 孤立磁荷不存在孤立磁荷不存在3 3、真空中恒定磁場(chǎng)的高斯定理、真空中恒定磁場(chǎng)的高斯定理0sdB11在恒定磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合路徑的在恒定磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合路徑的環(huán)量等于其與回路交鏈的電流之和的環(huán)量等于其與回路交鏈的電流之和的 倍，即：倍，即：安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理( (積分形式積分形式) )說(shuō)明說(shuō)明:(1) :(1) 指回路指回路C C所圍電流的代數(shù)和；所圍電流的代數(shù)和； (2) (2) 指回路指回路C C上的總磁感應(yīng)強(qiáng)度上的總磁感應(yīng)強(qiáng)度( (由由C C內(nèi)外電流內(nèi)外電流共同產(chǎn)生）。共同產(chǎn)生）。二、二、 安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理0iiIl dB0iiIB12 半徑為半徑為a a的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)體內(nèi)通有電流的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)體內(nèi)通有電流I I，計(jì)算空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。計(jì)算空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。 aI分析：電流均勻分布在導(dǎo)體截面分析：電流均勻分布在導(dǎo)體截面上，呈軸對(duì)稱(chēng)分布。上，呈軸對(duì)稱(chēng)分布。解：根據(jù)安培環(huán)路定律解：根據(jù)安培環(huán)路定律 當(dāng)當(dāng)rara時(shí)時(shí)