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1、1,1 掌握磁感应强度，理解毕奥萨伐尔定律，能计算一些简单问题中的磁感强度.,2 理解磁高斯定理和安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法.,3 理解计算洛伦兹力,安培力,磁矩的概念并会计算,第七章教学基本要求,4 了解在各向同性介质中磁场强度H 和B 的关系, 理解磁介质中的安培环路定理 .,5 掌握并熟练应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势,理解并会计算自感和互感,磁场能量和磁能密度,6 了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义.,2,第七章 磁场与电磁感应,静止电荷静电场,运动电荷,电、磁场,电荷定向运动,电流,磁场,(稳恒),(恒定)
2、,（随t变化）,（性质：有源 无漩）,7.3 磁场 磁感应强度,一 基本磁现象,磁性的根源是电荷的运动,等效分子电流,物质磁性,3,早期的磁现象包括:,(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。,(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。任一磁铁总是两极同时存在，在自然界不存在独立的N极、S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 磁单极子虽理论预言存在，至今尚未观察到。,(3)地球本身为一个大磁体，地球磁体N、S极与地理南北极不是同一点。存在磁偏角。,4,磁场:存在于运动电荷周围空间的特殊物质。,磁感应强度 描述磁场强弱、方向。,磁场对位于其中的 运动电荷 有力 的作用,磁铁 电流 (或运动电荷),磁
3、铁 电流 (或运动电荷),定义,q不受磁力的运动方向。,T(特斯拉),大小： 方向： 单位：,小磁针N极,载流导线,载流线圈,二 磁场 磁感应强度,5,关于磁场数量级的初步认识,人体心电激发的磁场约 310-10 T； 地球磁场约510-5 T； 电磁铁约几（十）T； 超导磁铁约几十T； 原子核附近约104 T； 脉冲星约108 T。,T(特斯拉) 1T=104 G (高斯),6,7.4 毕奥萨伐尔定律,电场,磁场,dB-电流元在场点的磁感应强度,电流元,大小：电流I和线元dL的乘积。,方向：与 处的电流方向一致。,导线中的电流可视为无数个电流元组成。,一、磁场叠加原理,7,二、毕奥萨伐尔定律
4、 求电流元的磁场,(SI),电流元 在P点的磁场,大小：,方向：,真空磁导率, P,数学式：,8,例 判断下列各点磁感强度的方向和大小.,+,+,+,1、5 点 ：,3、7点 ：,2、4、6、8 点 ：,练习1,9,利用毕萨定律求,一般方法,3. 再判各dB的方向,注意：,若方向不同一定要分解：,4.统一变量。,5.求积分值。,只有各dB同向时才有,建坐标,取微元 先写dB的大小,10,三 毕奥萨伐尔定律的应用,2.电流元Idy在p点的磁场,大小：,方向：,同向：,解：,1.建坐标,3.统一变量,例1.载流长直导线的磁场(如图L,I, a ),11,I和 间夹角,电流终点,电流起点,a-垂足长
5、,讨论：1.当导线为无限长时,有限长载流导线的磁场,式中,12,电流与磁感强度成右螺旋关系,2 半无限长载流长直导线的磁场,无限长载流长直导线的磁场,3.不能用上式计算a0的磁场,13,例2:求圆形载流导线轴线上的磁场分布,I,R,IdL,解:1 建坐标如图,2 任取电流元IdL,对P点,各dB不同,dB,dB,dB,3 分解dB,4 积分：,方向,14,B的方向:垂直于环面沿x向,2 x=0，,推知：,余类推,圆环轴线上：,圆环圆心处,1 若线圈有N匝,(且x0,B方向不变),讨论：,15,(自身性质),3 xR,16,+,x,练习2：,17,解:,例1.如图示载流导线,求正三角形中心处磁场
6、。,.,O,I,I,B1=0,L,18,解1:视为无限长直电流的叠加:,例2. 如图.求P点磁场,等效电流,x,各dB同向,对电流分布区间积分,19,四 运动电荷的磁场,dL中包含的电量,dq= nqdV,= nqSdL,产生的电流,=nqvS,电流密度,n-电荷体密度,q-粒子带电量,粒子平均速度,电流元,代入,一般地,20,dN个以 运动的电荷的磁场,一个以 运动的电荷的磁场,P,P,大小,方向,21,练习：,方向,解：,如图示，两正电荷q1和q2，相距为a,求此时q1和q2 所在处的磁场。,大小,22,向外,例 半径为 的带电薄圆盘的电荷面密度为 为 ,并以角速度 绕通过盘心垂直于盘面的
7、轴转动 ，求圆盘中心的磁感强度.,向内,解法一 圆电流的磁场,23,解法二 运动电荷的磁场,思考:若是半盘或是一直棒绕O旋转,B=?,24,7.1.4 磁通量 磁场的高斯定理,形象描述磁场(人为),曲线上点的切向就是该点磁场的方向,曲线的疏密表示该处磁场的大小。,定义：,性质：,无头无尾 闭合曲线 环绕电流(右旋),1、磁感应线 (B 线),25,磁 感 线,26,圆电流，螺线管B线,27,2.磁通量m通过某面的磁感应线数,面元dS,曲面S,单位：,(韦伯 Wb ),B均匀,B非均匀,28,磁高斯定理,(穿入穿出),物理意义,通过任一闭合曲面的总磁通量,磁场是无源场,规定外法向为正,必有,3.
8、 磁高斯定理,对封闭曲面：,（适用封闭曲面）,29,如图载流长直导线的电流为 ,试求通过矩形面积S的磁通量.,分析:磁场 在S上非均匀 分割SdS, 积分求,例2,解：,30,P. 291292 7 - 9,10, 11,12,13,15,下次课主要内容： 7 - 6 ,8,作 业（画出图示，坐标）,31,3 对确定点 Fmax/qv = 恒量,实验指出：,1,2 Fm大小随v与B夹角变,32,dB方向的判定,dB垂直于 , 组成的平面。,可见：,若P点在 的延长线上，dB=0。,33,我国在磁学方面的贡献：,最早发现磁现象：磁石吸引铁屑,春秋战国吕氏春秋记载：磁石召铁。,东汉王充论衡描述：司
9、南勺最早的指 南器具。,11世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧 洲的哥伦布早四百年。,12世纪已有关于指南针用于航海的记载。,司南勺,34,1819年,奥斯特实验首次发现了电流与磁铁间有力的作用，才逐渐揭开了磁现象与电现象的内在联系。,在历史上很长一段时期里,人们曾认为磁和电是两类截然不同的现象。,1820年7月21日，奥斯特以拉丁文报导了60次实验的结果。,35,I,真空中 , 半径为R 的载流导线 , 通有电流I , 称圆电流. 求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.,解 根据对称性分析,p,*,圆形载流导线的磁场方向.,36,磁场方向的判定,判定依据,问题解析,37,如图,真空
10、中一载流密绕直螺线管,长l ,半径R,总匝数N,通电流I. 求管内轴线上任一点磁感强度.,解: 圆电流磁场,例4 载流直螺线管的磁场,等效电流,38,39,（1）P点位于管内轴线中点,讨 论,40,(2) 无限长的螺线管,或由 代入,（3）半无限长螺线管,41,在半径为R 的半球型木制骨架上密绕 N 匝线圈,线圈内通有电流I，求：球心 o 点处的磁感应强度 B,例5,分析：可视为,半径不同的圆电流轴线上磁场的叠加,42,解：建坐标,等效电流,43,例：I均匀分布在半柱面上,求轴线上磁场,等效电流,俯视图,各dB不同向，必须分解,方向x,视为长直电流的叠加,44,磁学（1）复习,磁场叠加,大小：,方向：,各dB方向不一致时 一定要分解后再积,重要结果,P,毕萨定律,45,有限长载流导线的磁场,无限长：,环心处,余类推,延长线上B0,圆电流轴线上磁场：,