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1、 电荷形态：静 动 内在因素，外在表现 电场电流磁场电磁电动理论J.C.Maxwell 1831-1879第1页/共40页磁感强度电流微元 磁场强度微元大小毕萨定律方向右手定则运动电荷磁场 第2页/共40页磁感强度求解 直线电流 无限长直导线无限长直导线（比较无限长均匀带电直线产（比较无限长均匀带电直线产生的电场生的电场 ）载流圆线圈在其载流圆线圈在其轴线上轴线上的磁场的磁场第3页/共40页 圆电流环中心的场强 一段圆弧电流在圆心处的磁感应强度 载流螺旋管在其轴上的磁场第4页/共40页磁场强度微元 无限长载流螺线管 半无限长载流螺线管在管端口处第5页/共40页磁场高斯定理 磁通量:通过磁场中某
2、一曲面的磁力线的条数，即为通过该曲面的磁通量。（与电通量类比）匀强磁场中通过一个平面的磁通量 对闭合面来说，规定外法向为正方向 磁场的高斯定理第6页/共40页安培环路定理r r（电流反向）（电流在闭合线外）说明：A.A.闭合曲线是任意的，不一定与电流垂直；B.B.电流可以是任意的空间闭合电流,不一定是一 根长直电流。第7页/共40页要求：空间电流均为闭合的稳恒电流符号规定：电流的正方向与L的环绕方向服从 右手螺旋关系第8页/共40页安培环路定理应用主要应用在载流体的磁场分布求解中主要应用在载流体的磁场分布求解中均匀无限长圆柱型载流直导体 长直圆柱面电流O O圆柱体O圆柱面第9页/共40页长直螺
3、线管载流螺绕环无限大导体板上均匀通电，电流线密度为若环很细第10页/共40页问题：运动电荷可产生磁场，反过来，磁场是否 对电荷存在某种作用？实验物理学家，在奥斯特发现电流磁效应后，发现通电线圈与磁铁相似，而且两通电导线间有力的作用，同向相吸，异向相斥。提出分子电流 经典电子论的创经典电子论的创立者；物质分子都含立者；物质分子都含有电子，阴极射线的有电子，阴极射线的粒子就是电子；把物粒子就是电子；把物质与以太的相互作用质与以太的相互作用解释为电子与以太的解释为电子与以太的相互作用，解释塞曼相互作用，解释塞曼效应，获效应，获19021902年年Nobel PrizeNobel Prize。提出洛伦
4、兹变换提出洛伦兹变换第11页/共40页磁场对电流的作用安培力对象：磁场中的通电直导线。安培生活的年代电子还没有被发现。1884年，J.J.汤姆生发现电子。结果：精巧实验基础上的总结公式毕萨定律和安培力公式的结合。所以通电导线在磁场中的受力称为“安培力”。电流在匀强磁场中受到的安培力I I安培定律：第12页/共40页3.3.闭合电流在匀强磁场中受到的安培力为零 说明：安培定律应用：安培定律应用：1.磁电式仪表磁电式仪表2.电动机电动机磁场对载流线圈的作用载流线圈磁矩：力偶矩：磁力矩 力图使得线圈的磁矩 转到与外磁场一致的方向上来。1.1.方向用右手定则判断 第13页/共40页磁场对运动电荷的作用
5、磁场对运动电荷的作用洛伦兹力洛伦兹力对象：带电粒子在磁场中的运动结果：带电粒子受到洛伦兹力的作用 大小：当第14页/共40页特征：A.A.洛伦兹力不改变运动电荷速度的大小，只能改变电荷速度的方向，使路径发生弯B.B.对运动的电荷永远不做功。第15页/共40页European Organization for Nuclear Research（CERN）LHC：Large Hadron ColliderLEP：Large electron positron SPS：超质子同步加速器BEBL：氢气泡室 大型强子对撞机 大型正负电子对撞机 第16页/共40页周长27公里，深50-150米，覆盖面积有
6、500个鸟巢第17页/共40页中国科学技术大学 同步辐射国家实验室第18页/共40页螺距h hB BP PP P第19页/共40页应用：A.回旋加速器 B.磁聚焦 C.磁镜 D.磁约束 E.质谱仪 第20页/共40页机制：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体 的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间 会出现电势差I+-P 型半导体+-+-N 型半导体-I+-霍尔效应（霍尔效应（A.H.Hall）第21页/共40页测量半导体类型（n型或p型）测量磁感应强度测量电路中的电流测量载流子浓度磁流体发电应用第22页/共40页1.如图，无限长直载流导线与正三角形载如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一
7、平面内，若长直导线固定流线圈在同一平面内，若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将不动，则载流三角形线圈将 (A)向着长直导线平移向着长直导线平移 (B)离开长直导线平移离开长直导线平移 (C)转动转动 (D)不动不动 A第23页/共40页 2 如图，两根直导线 ab 和 cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，稳恒电流I从 a 端流入而从 d 端流出，则磁感强度沿图中闭合路径L的积分 等于(A)(B)(C)(D)D 第24页/共40页 3 如图，在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动线框平面与大平板垂直大平板的电流与线框中电流方向如图所示，则通电线框的运动情况对着从大平
8、板看是：(A)靠近大平板靠近大平板(B)顺时针转动顺时针转动(C)逆时针转动逆时针转动 (D)离开大平板向外运动离开大平板向外运动 B 第25页/共40页4电流由长直导线 1 沿半径方向经a点流入一电阻均匀分布的圆环，再由b点沿半径方向从圆环流出，经长直导线 2 返回电源(如图).已知直导线上的电流强度为I，圆环的半径为R，且1、2两直导线的夹角aOb=30，则圆心O处的磁感强度的大小B=_ 0第26页/共40页 5 通有电流的长直导线在一平面内被弯成如图形状，放于垂直进入纸面的均匀磁场中，求整个导线所受的安培力(R为已知)6.6.一质量为m m、电荷为q q 的粒子，以与均匀磁场垂直的速度v
9、 v 射入磁场内，则粒子运动轨道所包围范围内的磁通量F Fm m与磁场磁感强度 大小的关系曲线是(A)(A)(E)(E)中的哪一条？C第27页/共40页p pR2c8.如图所示，一无限长载流平板宽度为a，线电流密度(即沿x方向单位长度上的电流)为d d，求与平板共面且距平板一边为b的任意点P的磁感强度 方向垂直纸面向里 7.一磁场的磁感强度为 (SI)，则通过一半径为R，开口向z轴正方向的半球壳表面的磁通量的大小为_Wb 第28页/共40页9.半径为R的无限长圆筒上有一层均匀分布的面电流，这些电流环绕着轴线沿螺旋线流动并与轴线方向成a a 角设面电流密度(沿筒面垂直电流方向单位长度的电流)为i
10、，求轴线上的磁感强度 解解：将将分分解解为为沿沿圆圆周周和和沿沿轴轴的的两两个个分分量量，轴轴线线上上的的磁磁场场只只由由前前者者产产生生和和导导线线绕绕制制之之螺螺线线管管相相比比较较，沿沿轴轴方方向向单单位位长长度度螺螺线线管管表表面面之之电电流流i的的沿沿圆圆周周分分量量i sina就就相相当当于于螺螺线线管管的的nI 利利用用长长直直螺螺线线管轴线上磁场的公式管轴线上磁场的公式 B=0nI 便可得到本题的结果便可得到本题的结果 B=0 i sina 第29页/共40页10、总长均为 L(足够长)的两根细导线，分别均匀地平绕在半径为R 和 2 R 的两个长直圆筒上，形成两个螺线管，载有电
11、流均为 I,求得两管轴线中部的磁感应强度大小 B1 和 B2 应满足：根据:（A）B1=2B2 （B）2B1=B2 （C）B1=B2 （D）B1=4B2第30页/共40页11、正三角形线框ac 边长l，电阻均匀分布，与电源相连的长直导线 1，2 彼此平行，并分别与a，b 点相接。导线 1，2 上的电流为 I，令长直导线 1，2 和导线框在线框中心 O 点产生的磁感应强度分别为B1，B2和 B3，则O点的磁感应强度大小为：(A)B0=0 B1=B2=B3=0(B)B0=0 B1+B2=0，B3=0(C)B00 虽然 B1+B2=0 但 B3 0(D)B00 虽然 B3=0 但 B1+B2 0a
12、ac cb bI II I2 21 1o oI I1 1I I2 2第31页/共40页12、如图半径为R 的均匀带电无限长直圆筒，电荷面密度 ，筒以速度 绕其轴 转动。求圆筒内部的 B。Ri 思路：当成螺线管看待总电流第32页/共40页abc0XYZB BS S2 2S S1 113、已知：磁感应强度 求:通过各面的磁通量。第33页/共40页14、S 是以圆周 L 为周界的任意曲面，求通过 S 的磁通量。R BLSS030第34页/共40页abI015、簿板圆环，内外半径为a，b，电流I.求环心处磁感应强度。思路：思路：可看成有无数圆电流。可看成有无数圆电流。0 点的磁场为无数圆电流共点的磁场
13、为无数圆电流共同激发。任一圆电流在同激发。任一圆电流在 0 点点的磁场大小：的磁场大小：rdr方向：.第35页/共40页16、细棒长b，均匀带电q,棒的下端距X轴为 a。当棒从远处以匀速V水平向右运动至与Y 轴重合时，原点O处的 B0=？方向：q为正,q为负oXYaqdqybdq以V沿x方向运动第36页/共40页解：同理方向所以方向17、求角平分线上的 .已知：I、c第37页/共40页 .18.求无限大载流导体薄板的磁场分布(已知:I,n)安培环路定理(或 )板上下两侧为均匀磁场讨论：若两块无限大载流导体薄板平行放置，通有相反方向的电流：.第38页/共40页19、氢原子中电子绕核作圆周运动已知解:又方向方向求:轨道中心处的 ，电子的磁矩 。第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页