PPT《第七章 电磁现象》

第七章 电磁现象 学习本章的目的及要求: 重点掌握磁感应强度及其求解方法和思路 重点掌握磁场对电流的作用 重点掌握感应电动势 磁场是客观存在的一种特殊物质,处于磁场中的任何运动电荷和电流都会受到磁场所施加的作用力.

§7-1 磁感应强度、磁通量 任何运动电荷和电流除产生电场外,在其周围空间还会产生一种特殊的场――磁场. 一.磁感应强度 在研究磁场的性质时,在磁场中引入一个运动着的正电荷―检验电荷,简称运动电荷.它的磁场很弱,不会影响原来的磁场,研究运动电荷在磁场中受力的情况来了解磁场的性质.设运动电荷的电量为q ,运动速度为v,它在磁场中运动时受到的磁场力用F表示,通过磁场对运动电荷的作用力的实验,可得到下面的规律: 磁场力F的大小与电荷的运动方向有关.当运动电荷沿着或逆着磁场方向运动时,所受的磁场力F=0;

当运动电荷垂直磁场方向运动时,所受的磁场力最大,F=Fmax.作用在运动电荷上的磁场力F方向总是与运动电荷的运动方向垂直. Fmax的大小与运动电荷的电量和速度成正比,但比值Fmax/qv只与磁场的位置有关,而与qv无关,对于磁场中某定点来说比值Fmax/qv为一常数,因此它反映了磁场中给定点的性质. 同电场中引入电场强度来描述电场中某点电场的大小一样,在磁场中引入一个描述磁场中某点磁场大小的物理量,这就是磁感应强度,用 表示,它是一个矢量. 大小由下式定义: 方向用右手螺旋定则确定:四指指向正电荷受力 的方向,沿小于 的角度转向电荷运动的方向(的方向),则拇指指的就是该点磁感应强度的方向. 常用单位还有高斯,用G表示, 1G=10-4T 在SI制中, 的单位是特斯拉,用T表示 二. 磁感应线.磁通量 磁场中的高斯定理

1、磁感应线 为了使磁感应线能定量描述磁感应强度的大小,规定(画图时):通过磁场中某点垂直于磁场方向的单位面积上的磁感应线的条数等于该点磁感应强度B的大小.

2、磁通量 定义:通过磁场中任一给定曲面的磁感应线的总条数,称为通过该曲面的磁通量,用Φ表示. ds q n B S 3.磁场中的高斯定理 因为磁感应线是闭合的,所以穿进闭合曲面的磁感应线等于穿出闭合曲面的磁感应线,即通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量为零. 它表明磁场是涡旋场. 在SI制中,磁通量的单位是韦伯,用Wb表示, 1Wb=1Tm2 . 高斯定理表达式 一.毕奥―沙伐尔定律 电流或运动的电荷所产生的磁场中的磁 感应强度的计算是 由毕奥―沙伐尔定律给出的. §7-2毕奥―沙伐尔定律 及其应用 q P 如图,电流元Idl是矢量,写做Idl,方向是dl处I的方向,电流元Idl在空间任一点p产生的磁感应强度dB的大小为: 称为真空磁导率, p m

4 k

0 = 在SI制中,比例系数 dB的方向为 的方向由右手螺旋定则确定 毕奥―沙伐尔定律 A Tm

10 4

1 7

0 - - = m ? ?

二、毕奥-萨伐尔定律的应用 利用毕萨定律求 取电流元 确定 的方向,写出 的表示式 确定 的方向,写出该方向 的分量式 统一变量,积分求解. 三种典型载流导线的磁场 载流直导线的磁场(I、a、q1 、q2 、) l O q1 q2 q a r I P dl 由毕-萨定律, P 点的 大小为 由于直导线上所有电流源在P点产生 的 方向都相同,所以 B的方向垂直板面向内 l O q1 q2 q a r I P dl 结论: 上式变为 对于长直导线L来说,只要 a?L,即在导线的附近,都可以应用上式. 电流源或一段载流直导线在其延长线上不产生磁场. 无限长载流直导线周围的磁感应线是一些同心圆. 若导线为无限长,则 作业: