基本信息
文件名称:电磁学第五章.ppt
文件大小:2.8 MB
总页数:55 页
更新时间:2025-06-27
总字数:约8.4千字
文档摘要

(1)磁感应线都是闭合曲线或两头伸向无穷远;(2)闭合的磁感应线和载流回路象锁链的各环那样相互套连在一起;(3)磁感应线和电流的方向相互服从右手定则:若以右手伸直的大拇指代表电流的方向,则弯曲的四指沿磁应线方向;反之,弯曲的四指沿电流方向时,则拇指指向磁感应线方向。磁感应线的这些特点与静电场的电力线是很不相同的。电力线的特点反映在两个基本的定理中,那末,磁感应线的特点是否也可以精确地用数学公式表达出来呢?由于载流导线产生的磁感应线是无始无终的闭合线,可以想象,从一个闭合面S的某处穿进的磁感应线必定要从另一处穿出,所以通过任意闭合曲面s的磁通量恒等于零,即,这定理并没有很通用的名称,姑且把这个结论叫做磁场的“高斯定理”。第31页,共55页,星期日,2025年,2月5日由磁场高斯定理可以推论,对于磁场中任一闭合曲线来说,通过以这一闭合曲线为周界的任何曲面的磁通量绝对值都应相等,这一概念在学习电磁感应时是很重要的。这个定理更根本的意义在于它使我们有可能引入另一个矢量—矢量势(或矢量位)来计算磁场。磁场中矢量势的概念与静电场中电位(或电势)的概念是相当的,这将在电动力学课中详细讨论。§6安培环路定理磁感应线是套连在闭合载流回路上的闭合线。若取磁感应强度沿磁感应线的环路积分,则,从而,第32页,共55页,星期日,2025年,2月5日安培环路定理:在真空中的稳恒磁场内,磁感应强度沿任何闭合环路L的线积分,等于穿过这环路所有电流强度的代数和的倍。数学表达式为,其中电流I的正负规定如下:当穿过回路L的电流方向与回路L的环绕方向服从右手法则时,I0,反之,I0.如果电流I不穿过回路L,则它对上式右端无贡献。注意表达式中各物理量的意义及公式的适用条件。思考题:请学生证明以上两个定理。(a)(b)(c)(d)第33页,共55页,星期日,2025年,2月5日当电流分布具有某种对称性时,利用安培环路定理可以很方便的计算电流磁场的磁感应强度,在这方面,安培环路定理与电场的高斯定理相似。例题:无限长螺线管的磁场解:先证明螺线管内任一点的B方向平行于轴线方向(P315),还可以直接分析:以管内任一点为对称点,把螺线管分割成无穷多对载流圆环,由磁感应线的特点,运用叠加即可得出结论。abcdefghPQ第34页,共55页,星期日,2025年,2月5日表明管内是匀强磁场表明管外磁感应强度处处为零,磁场集中在管内。其他几个例子请同学们自行分析得出结论。§7带电粒子在磁场中的运动磁场对运动电荷和电流(指载流导线)都施加作用力,前者称为洛仑兹力,后者称为安培力。从本质上说,电流是电荷定向运动形成的,因此,洛仑兹力和安培力之间有密切的联系。第35页,共55页,星期日,2025年,2月5日一、洛仑兹力实验证明,运动带电粒子在磁场中受到的力F与粒子的电荷q,它的速度v,磁感应强度B有如下关系:F=qv×B,F的方向与v和B构成的平面垂直,特别注意F的方向与q的正负有关。例题:判断洛仑兹力的方向答:(a)向上;(b)向下;(c)向下;(d)向上;第36页,共55页,星期日,2025年,2月5日由于洛仑兹力的方向总与带电粒子的速度方向垂直,洛仑兹力永远不对粒子作功。它只改变粒子的运动方向,而不改变它的速度和动能。下面分三种情形来讨论带电粒子在均匀磁场中的运动。1.?v与B平行或反平行F=0,粒子运动不受磁场影响。2.v垂直于B由于F⊥B,v⊥B,F,v在同一平面内,所以运动轨迹不会越出这个平面。又F⊥v,故作匀速圆周运动,第37页,共55页,星期日,2025年,2月5日3.普遍情形,v与B成θ角将v分解为V∥和V⊥,在平行方向作匀速直线运动,在垂直方向的平面作匀速圆周运动。合成结果:粒子运动轨迹就是一条螺旋线。犹如螺丝上的螺纹。螺旋线的半径,旋转一周的时间和螺距(粒子每回转一周时前进的距离)分别为第38页,共55页,星期日,2025年,2月5日我们设想从磁场某点发射出一束很窄的带电粒子流的速率V差不多相等,且与磁感应强度B的夹角θ都很小,则即各粒子将沿不同半径的螺旋线前进,经过相同距离h后又重新会聚到一点。这与光束经透镜后聚焦的现象有