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文件名称:大学物理:第六章 稳恒磁场.ppt
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总页数:68 页
更新时间:2025-05-29
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文档摘要

取一电流元第三节磁场对电流和运动电荷的作用1.安培定律讨论载流I的导线,在磁场中受力一、安培力(载流导线在磁场中所受的宏观力)(安培定律)所以载流导线受力2安培定律应用举例解:取图示oxy坐标系,在半圆中取一电流元,方向图示将分解为例题1:均匀磁场中,半圆形导线通有电流I,其半径为R,磁场与导线平面垂直,求半圆形导线的磁场力由于半圆对称于y轴,而推断:一个任意弯曲的平面载流导线在均匀磁场中(垂直于该平面)所受到的磁力,等效于弯曲导线起点到终点的直导线在磁场中所受的力。解:取图示坐标系,因为水平导线处于不均匀磁场中,今取一电流元,该处磁场大小方向:例题2:载流的长直导线一侧,有另一导线水平放置,长为L,通有电流,两者在同一平面,如图示,求水平导线受磁力大小和方向。载流圆线圈轴上磁场讨论:(1)当x=0(圆电流中心处)(2)引入(磁矩),在称为磁偶极子或写成(电偶极子)例2:求圆电流中心的磁感强度三.运动电荷的磁场。电流激发的磁场可以视为所有运动电荷所激发的磁场叠加,取载流导线上电流元,其截面积为,单位体积内作定向运动的电荷数为,定向运动速度为,每个电荷带电为。代入在电流元中有电荷数为,则一个运动电荷在处的磁感应强度或写成方向:右螺旋法则第二节磁场的高斯定理与安培环路定理一.磁场线:形象描述磁场的假想曲线磁场线上每一点切线方向与该点磁感应强度方向一致规定通过某点的垂直磁场方向上单位面积上磁场线数等于该点的大小SNISNI特点:闭合曲线,互不相交二.磁通量:通过磁场中某给定面积的磁场线总数式中是面积元的法线单位矢量与的夹角三.磁场的高斯定理—描述磁场性质的的基本定理即通过磁场中任一闭合曲面的磁通量恒等于零(磁场是无源场)由于磁场线是无头无尾的闭合曲线,所以四.安培环路定理通常取电流流向与积分回路呈右螺旋关系,电流取正值。反之,取负值1.安培环路定理:磁感应强度沿任一闭合路径的线积分,等于该闭合路径包围的所有电流的代数和乘以,即2.安培环路定理的验证以无限长载流直导线产生的磁场为例,证明安培环路定理的正确性。a.取对称环路包围电流b.取任意环路包围电流c.取任意环路不包围电流ILILLI注:回路均在垂直于导线的平面内Ia.取对称环路包围电流取环路的绕行方向为逆时针方向方向与圆周相切说明:B沿此圆形环路的环流只与闭合环路所包围的电流I有关,而与环路的大小无关。rBdl2.安培环路定理的验证L与I成右手螺旋b.取任意环路包围电流说明:B的环流值与环路的大小、形状无关。OL2L1L说明:当闭合路径L不包围电流时,该电流对沿这一闭合路径的B环流无贡献。Ic.取任意环路不包围电流ACO根据磁场叠加原理,当有若干个闭合恒定电流存在时,沿任一闭合路径L的合磁场B的环路积分为:安培环路定理一般的,对于任意闭合的恒定电流:两点说明(1)稳恒磁场是非保守场LN(2)若电流回路为螺旋形,而电流N次穿过积分环路则讨论题1通以电流的线圈如图所示,在图中有四条闭合曲线,则其环流分别为◆前提条件:如果在某个载流导体的稳恒磁场中,可以找到一条闭合环路L,该环路上的磁感强度B大小处处相等,B的方向和环路的绕行方向平行(或垂直),这样利用安培环路定理求磁感强度B的问题,就转化为求路径的长度,以及求环路所包围的电流代数和的问题,即五、用安培环路定理求解磁场◆适用范围:电流的分布具有对称性1.电流的分布具有无限长轴对称性2.电流的分布具有无限大面对称性3.各种圆环形均匀密绕螺绕环电流的分布具有无限长轴对称性的载流导体,包括无限长载流圆柱体、无限长同轴电缆、无限长均匀密绕螺线管。III电流的分布具有无限大面对称性的载流导体,如无限大均匀载流平面。各种形状横截面的圆环形均匀密绕螺绕环I矩形截面圆形截面基本步骤:1.首先用磁场叠加原理对载流体的磁场作对称性分析;2.根据磁场的对称性和特征,选择适当形状的环路,使B能以标量的形式从积分号内提出;3.利用环路定理求磁感强度。五、用安培环路定理求解磁场解:1)对称性分析:螺线管内的磁感线是一组平行于轴线的直线;