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1、恒定磁场第1页，本讲稿共34页方向方向:大小大小:不受力的方向定义为不受力的方向定义为的方向的方向.方向上受力方向上受力为为在在 单位单位:特斯拉特斯拉 T (1 T=10 4 G )规定：磁感应强度规定：磁感应强度且且运动电荷在磁场中所受的力运动电荷在磁场中所受的力 洛伦兹力洛伦兹力第2页，本讲稿共34页一、洛伦兹力一、洛伦兹力-洛伦兹力洛伦兹力BvqFBv-qF洛伦兹力总是与带电粒子运动方向相垂直。洛伦兹力总是与带电粒子运动方向相垂直。即即洛伦兹力不做功，只改变带电粒子运动的方向洛伦兹力不做功，只改变带电粒子运动的方向。12.2 带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动第3页，本讲稿共
2、34页二二、带电粒子在均匀磁场中的运动、带电粒子在均匀磁场中的运动1.若若磁场对粒子的作用力为零，磁场对粒子的作用力为零，粒子仍将以粒子仍将以作匀速直线运动。作匀速直线运动。2.若若粒子作圆周运动如图粒子作圆周运动如图半径半径频率频率qvBB第4页，本讲稿共34页3.一般情况下，一般情况下，与与有一夹角有一夹角螺距螺距应用应用:磁聚焦磁聚焦4.非均匀磁场非均匀磁场磁镜磁镜磁瓶磁瓶第5页，本讲稿共34页12.3 磁场对电流的作用磁场对电流的作用对运动电荷有力的作用，在磁场中，载流导对运动电荷有力的作用，在磁场中，载流导线内作定向运动的自由电子将会受到洛伦兹线内作定向运动的自由电子将会受到洛伦兹力
3、的作用，使导体在宏观上表现受到力的作力的作用，使导体在宏观上表现受到力的作用。用。安培力安培力一、安培定律一、安培定律Idl电流元：载流导线的各个微小线段。电流元：载流导线的各个微小线段。电流元可看作矢量。电流元可看作矢量。大小：大小：Idl 方向：线元所在处电流的方向方向：线元所在处电流的方向任意形状的载流导线可划分成许多电流元的集合。任意形状的载流导线可划分成许多电流元的集合。第6页，本讲稿共34页-安培力安培力安培力：载流导线在磁场中所受到的力安培力：载流导线在磁场中所受到的力。1.积分是整个受安培力的载流回路。积分是整个受安培力的载流回路。2.仅能算出所受安培力的合力，不能求出力的仅能
4、算出所受安培力的合力，不能求出力的作用点。作用点。P222 例例12-3第7页，本讲稿共34页二、磁场对载流平面线圈的作用二、磁场对载流平面线圈的作用矩形平面线圈矩形平面线圈式中式中 S=l1 l2 .N 匝：匝：定义：线圈磁矩定义：线圈磁矩F1=F2=BIl2第8页，本讲稿共34页2.圆形电流轴线上的磁场圆形电流轴线上的磁场3.长直密绕螺线管轴线上的磁场长直密绕螺线管轴线上的磁场 1.无限长直线电流无限长直线电流 的磁场的磁场圆心处：圆心处：二、某些电流回路的磁场二、某些电流回路的磁场第10页，本讲稿共34页1.载流直导线的磁场载流直导线的磁场Ia解解求距离载流直导线为求距离载流直导线为a
5、处处一点一点P 的磁感应强度的磁感应强度 P第11页，本讲稿共34页根据几何关系根据几何关系IaPl第12页，本讲稿共34页(1)无限长直导线无限长直导线方向：右螺旋法则方向：右螺旋法则(2)任意形状直导线任意形状直导线PaI12讨讨 论论IP第13页，本讲稿共34页Px2.载流圆线圈的磁场载流圆线圈的磁场RxO求轴线上一点求轴线上一点 P 的磁感应强度的磁感应强度根据对称性根据对称性方向满足右手定则方向满足右手定则PxI第14页，本讲稿共34页(1)载流圆线圈的圆心处载流圆线圈的圆心处(2)一段圆弧在圆心处产生的磁场一段圆弧在圆心处产生的磁场I如果由如果由N 匝圆线圈组成匝圆线圈组成右图中，
6、求右图中，求O 点的磁感应强度点的磁感应强度I123解解RO例如例如讨讨 论论第15页，本讲稿共34页IIRO123(3)S定义定义磁矩磁矩第16页，本讲稿共34页3.载流螺线管轴线上的磁场载流螺线管轴线上的磁场 IPR已知螺线管半径为已知螺线管半径为R单位长度上有单位长度上有n 匝匝l第17页，本讲稿共34页PRl(1)无限长载流螺线管无限长载流螺线管讨讨 论论(2)半无限长载流螺线管半无限长载流螺线管 第18页，本讲稿共34页三、电流单位安培的定义三、电流单位安培的定义第19页，本讲稿共34页(a)直线电流磁力线直线电流磁力线(b)圆形电流磁力线圆形电流磁力线(c)通电螺线管磁场通电螺线管
7、磁场 一、磁通量一、磁通量1.磁力线磁力线磁力线上任意一点的切线方向表示该点磁场的方向；磁力线上任意一点的切线方向表示该点磁场的方向；磁力线不相交；磁力线不相交；磁力线是闭合曲线。磁力线是闭合曲线。12.5 磁场的高斯定理磁场的高斯定理第20页，本讲稿共34页第21页，本讲稿共34页2.磁通量磁通量1)磁通密度磁通密度2)通过面元通过面元 dS 的磁力线的磁力线3）通过通过 S 面的磁力线面的磁力线4）通过闭合曲面通过闭合曲面 S 的磁力线的磁力线二、磁场的高斯定理二、磁场的高斯定理通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。即通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。即微分表达式微分表达式（稳恒磁场是（稳恒磁
8、场是无源场无源场）磁单极？磁单极？第22页，本讲稿共34页12.6 磁场的安培环路定理磁场的安培环路定理 安培环路定理安培环路定理式中式中 Ii 表示环路表示环路 l 所包围电流代数和所包围电流代数和.一、安培环路定理一、安培环路定理第23页，本讲稿共34页以无限长载流直导线的磁场为例以无限长载流直导线的磁场为例:1.闭合回路闭合回路 l 包围电流包围电流 若若 I 反向，则反向，则2.闭合回路闭合回路 l 不不包围电流包围电流的环流为零的环流为零第24页，本讲稿共34页二二.安培环路定理的应用安培环路定理的应用 例例 求无限长圆柱面电流的磁场分布。求无限长圆柱面电流的磁场分布。PL解解 系统
9、有轴对称性，圆周上各点的系统有轴对称性，圆周上各点的 B 相同相同时时过圆柱面外过圆柱面外P 点点做一圆周做一圆周时在时在圆柱面圆柱面内做一圆周内做一圆周第25页，本讲稿共34页无限长圆柱体载流直导线的磁场分布无限长圆柱体载流直导线的磁场分布 区域：区域：区域：区域：P第26页，本讲稿共34页例例 求螺绕环电流的磁场分布及螺绕环内的磁通量求螺绕环电流的磁场分布及螺绕环内的磁通量 解解 在螺绕环内部做一个环路，可得在螺绕环内部做一个环路，可得 若螺绕环的截面很小，若螺绕环的截面很小，若在外部再做一个环路，可得若在外部再做一个环路，可得螺绕环内的磁通量为螺绕环内的磁通量为第27页，本讲稿共34页例例 载流长直螺线管的磁场载流长直螺线管的磁场 I已知螺线管半径为已知螺线管半径为R单位长度上有单位长度上有n 匝匝第28页，本讲稿共34页例例 12-5第29页，本讲稿共34页习题习题 12-30 区域：区域：第30页，本讲稿共34页习题习题 12-20第31页，本讲稿共34页习题习题 12-25第32页，本讲稿共34页习题习题 12-33第33页，本讲稿共34页第34页，本讲稿共34页