2022-2023年高中物理竞赛 电磁学7磁场毕-萨定律.ppt

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第3节 磁场的高斯定理
第2节 毕奥 — 萨伐尔定律
The Magnetic Field and Electrmagnetic Reciprcity
第4节 磁场的安培环路定理
第6节 磁场与实物的相互作用
第5节 电磁场的相对性（选讲）
第1节 磁性与磁场
Magnetism and Magnetic Fields
磁铁、磁性、磁极（N、S）、磁力、磁化等
最早的指南针——司南（战国,距今约2500年）
1820年,奥斯特发现：电流旁的小磁针偏转
载流导线——载流导线
安培提出分子电流假说：宏观物质内部存在着分子电流,每个分子电流均有磁效应,物质的磁性就是这些分子电流对外表现出的磁效应的总和.
磁性物质产生磁现象的解释：
分子电流：原子、分子等微观粒子内电子绕核运动和自旋运动形成了分子电流.
当各分子电流取向倾向一致时,物质便对外表现出磁性 .
运动电荷产生磁现象运动电荷本身受磁力作用
运动电荷、电流、磁铁周围都存在磁场.
磁场对其内的运动电荷有力的作用.
载流导体在磁场中移动时,磁力对其作功.
矢量场,具有力的性质和能的性质
三种情况的相互作用,依赖“磁场”完成.
——描述磁场强弱和方向的物理量
则磁感应强度的大小为：
方向：电荷不受力时的运动方向,
（磁铁外部N→S；磁铁内部S →N）
小磁针静止时N极的指向.
SI制 T(特斯拉)
高斯制 G(高斯)
——电流激发磁场的规律
实验证明：真空中电流元 在P点产生的磁场
第2节 毕奥 — 萨伐尔定律
The Bit-Savart Law
长为L的载流导线, 在P点的磁感应强度
(下面讨论几种常见的电流结构)
其在P点产生的磁场大小为
各电流元在P处产生的dB方向一致
例2. 求长为L的直线电流 I 在周围 空间激发的磁场.
1º 若导线无限长
2º 若导线半无限长
3º P点在导线的延长线上
(1)无限长载流直导线周围B与x成反比.
(2) B在垂直导线平面内沿同心圆切线方向, 并与电流方向成右手螺旋关系.
2º 当 x = 0时,圆心处
3º 轴线以外的磁场较复杂, 可定性给出磁感应线,
I与B线仍服从右手螺旋关系
若有N 匝线圈,总磁矩为：
n与I的方向 成右手螺旋 关系
4º x >>R 时
已知：导线通有电流I,单位长度上匝数为n.
解：在管上取一小段dx, 电流为dI=Indx ,
该电流在P点的磁场为：
2º 半无限长螺线管
1º 无限长螺线管
3º 若管长L>>R,管内有 很大一部分场是均匀的.
例5. 设导体截面积为S,电流中载流子体积密度为n,带电 为q,以速度v沿电流 I 方向运动. 求运动电荷的磁场B =？
解：如图取一段长为l 的导体,
单个运动电荷所激发的磁场为
1º 无限长直线电流的磁场
2º 圆电流轴线上 P 点磁场
3º 无限长载流直螺线管的磁场
根据圆电流在圆心上的磁场公式：
它在轴线上产生的dB：
方向：沿 x 轴正方向