山東大學(xué)《電磁學(xué)》課件04恒定磁場

1、第四章 恒定磁場4.1 磁的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律4.1.1 磁的基本現(xiàn)象(1)磁鐵的磁現(xiàn)象：同號的磁極互相排斥，異號的磁極互相吸引(2)奧斯特的實驗：指南指北（3）磁鐵對電流有作用力： 4.1.2 磁場 磁極或電流之間的相互作用是通過磁場來傳遞，磁極或電流在自己周圍的空間里產(chǎn)生一個磁場，磁場的基本性質(zhì)之一是它對于任何置于其中的其他磁極或電流施加作用力，對此，可以用以下圖式表示：磁場電流電流磁鐵磁鐵 安培提出了這樣一個假說：組成磁鐵的最小單元（磁分子）就是環(huán)形電流，如果這些分子環(huán)流定向地排列起來宏觀上就會顯示出N、S極來，這就是安培分子環(huán)流假說。 磁場電流 電流因此產(chǎn)生磁現(xiàn)象本源只有一個，就是電荷

2、的運動。磁力的作用實際上就是運動著的電荷（即電流）之間的相互作用，這種相互作用是通過磁場來傳遞的，用圖式表示則有：4.1.3 安培定律電流與電流之間磁相互作用的規(guī)律是安培定律(Ampre law)。例1.求一對平行電流元之間的相互作用力，二者都與連線垂直例2.求一對垂直電流元間的相互作用力，其中電流元1沿連線，電流元2垂直于連線之所以出現(xiàn)與牛頓第三定律相悖的結(jié)果，其原因是實際中不存在孤立的恒定電流元，它們總是閉合回路的一部分。若將安培定律式沿閉合回路積分，得到的合成作用力總是與反作用力大小相等、方向相反。4.1.4 電流強度單位安培的定義和絕對測量4.1.5 磁感應(yīng)強度矢量B磁場的分布也可用磁

3、感應(yīng)線來描述。磁感應(yīng)線 (lines of magnetic induction) 是一些有方向的曲線，其上每點的切線方向與該點的磁感應(yīng)強度矢量的方向一致。 磁棒的磁感應(yīng)線是從N極出發(fā)走向S極；螺線管在外部空間產(chǎn)生的磁感應(yīng)線與磁棒的磁感應(yīng)線十分相似，它從螺線管的一端（稱為等效N極）出發(fā)走向另一端（稱為等效S極），在內(nèi)部卻是從S極走向N極。4.2 載流回路的磁場 磁感應(yīng)線的方向服從右手定則(right-hand rule)：用右手握載流導(dǎo)線，拇指伸直代表電流方向，則彎曲的四指就指向磁感應(yīng)線的回繞方向。4.2.2 載流直導(dǎo)線的磁場 例1.無限大載流平面的磁場（以無限長載流直導(dǎo)線為基礎(chǔ)）如圖所示，一

4、無限大載流平面上均勻流有電流，單位寬度上電流（或稱為面電流密度）為i,計算板外任一點的磁感應(yīng)強度。例2.在一半徑為R的無限長半圓柱金屬片上自下而上地有電流I流過，設(shè)電流均勻分布，試求圓柱軸線上任一點的 。4.2.3 載流圓線圈軸線上的磁場例2.一半徑為R的半球面上均勻分布電荷，面密度為 ，今使球面繞其軸線以角速度 旋轉(zhuǎn)，求球心處 。4.2.4 載流螺線管(solenoid)中的磁場4.3 磁場的“高斯定理”與安培環(huán)路定理4.3.1 磁場的“高斯定理”(“Gauss theorem”of magnetic field)4.3.2 安培環(huán)路定理(Ampre circuital theorem)的表

5、述和證明4.3.3 安培環(huán)路定理應(yīng)用舉例4.4.1 安培力(Ampre force)4.4 磁場對載流導(dǎo)線的作用 4.4.3 矩形載流線圈在均勻磁場中所受的力矩4.4.6 電流計線圈所受的磁偏轉(zhuǎn)力矩4.4.5 直流電動機的基本原理（自學(xué)）4.5 帶電粒子在磁場中的運動4.5.1 洛倫茲力(Lorentz force)運動電荷在磁場中受的力叫做洛倫茲力。例.如圖濾速器，問（1）磁場的指向應(yīng)該向里還是向外？（2）速率為多大的電子才能通過小孔S？4.5.3 帶電粒子在均勻磁場中的運動4.5.4 比荷的測定（1）湯姆孫測電子比荷的方法（1897年）帶電粒子的電荷與質(zhì)量之比，稱為比荷（又稱荷質(zhì)比）lkACSo圖4.41 磁聚焦法測荷質(zhì)比-eU4.5.5 回旋加速器的基本原理 其基本原理就是利用了回旋共振頻率與速率無關(guān)的性質(zhì)。 回旋加速器(cyclotron)的核心部分為兩個D形盒。4.5.6 霍耳效應(yīng)第四章 小結(jié)一、基本現(xiàn)象1、磁極：N極-指北、S極-指南2、電流與磁鐵間相互作用，電流與電流間相互作用3、磁場：磁極或電流在