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1、1电流电流电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。两个条件两个条件:1 1）存在可以自由移动的电荷）存在可以自由移动的电荷 2 2）存在使电荷作定向移动的电场力）存在使电荷作定向移动的电场力第第15章章 稳恒电流的磁场稳恒电流的磁场15.1 稳恒电流稳恒电流 电动势电动势电流的单位是电流的单位是A（安）（安）1A=1 2 2 电流密度电流密度电流密度电流密度 j j1规定规定:在通过电流方向取一截在通过电流方向取一截面元面元dS，则通过它的电流，则通过它的电流dI与与该点电流密度该点电流密度j 的关系的关系 通过导体中任意截面的电流通过导体中任意截面的电流 I I 与电流密度与电流密度
2、 j j矢量的关系为矢量的关系为与该点电流方向相同与该点电流方向相同方向方向规定：规定：大小：单位面积的电流大小：单位面积的电流单位：单位：A/m2所以，电流所以，电流 I 是某一截面积的电流密度通量是某一截面积的电流密度通量23 电动势电动势3非静电力非静电力:能不断使正电荷能不断使正电荷逆逆静电场力方向静电场力方向运动运动电源电源：提供非静电力的装置：提供非静电力的装置.非静电非静电电场强度电场强度 等于单位正电荷等于单位正电荷所受的非静电力，所受的非静电力，方向方向-移动移动 q，一周，非静电力所做的功，一周，非静电力所做的功+-+电源外部电源外部 Ek=0，移动移动单位正电荷单位正电荷
3、一周，非静电力所做的功：一周，非静电力所做的功：定义为电源的电动势定义为电源的电动势非静电场的环流不为零；非保守场，非保守力非静电场的环流不为零；非保守场，非保守力电动势的方向电动势的方向43 磁场磁场运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷磁场磁场4 磁感强度磁感强度 的定义的定义+带电粒子在磁场中运动所带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关。受的力与运动方向有关。实验发现带电粒子在磁场中实验发现带电粒子在磁场中沿某一沿某一特定方向特定方向运动时不受运动时不受力，此方向与电荷无关力，此方向与电荷无关+15.2 真空中的磁场真空中的磁场1.1.基本磁现象基本磁现象 2.2.电流的磁效应电流的磁效应
4、自己看书自己看书5 带电粒子在磁场中沿带电粒子在磁场中沿其他方向运动时其他方向运动时 垂直垂直于于 与与特定方向特定方向所组成所组成的平面的平面.当带电粒子在磁场中当带电粒子在磁场中垂直于此垂直于此特定方向特定方向运动时运动时受力最大受力最大.大小与大小与 无关无关6磁场磁场单位单位:特斯拉特斯拉+正电荷正电荷垂直于垂直于特定方向特定方向运动，运动，受力受力 ，将，将 方方向定义为该点磁感强度向定义为该点磁感强度 的的方向。方向。磁感强度磁感强度大小大小特斯拉特斯拉：18561943，出生于克罗地亚，后，出生于克罗地亚，后加入美国籍。早年与爱迪生共同工作。发明加入美国籍。早年与爱迪生共同工作。
5、发明了交流电动机。后来，他开创了特斯拉电气了交流电动机。后来，他开创了特斯拉电气公司，从事交流发电机、电动机、变压器的公司，从事交流发电机、电动机、变压器的生产，并进行高频技术研究，发明了高频发生产，并进行高频技术研究，发明了高频发电机和高频变压器。电机和高频变压器。7法国物理学家毕奥法国物理学家毕奥(17741862)和萨伐尔和萨伐尔(17911841)，实，实验得到了载流长直导线对磁极的作用反比于距离验得到了载流长直导线对磁极的作用反比于距离 r 的结的结果。果。后来法国数学家拉普拉斯通过数学分析，把实验结果提后来法国数学家拉普拉斯通过数学分析，把实验结果提高到理论高度，得出了毕奥萨伐尔拉
6、普拉斯定律，高到理论高度，得出了毕奥萨伐尔拉普拉斯定律，给出了电流元所产生的磁感强度的公式：给出了电流元所产生的磁感强度的公式：电流元在空间某点所产生的磁感强度的大小正比于电流电流元在空间某点所产生的磁感强度的大小正比于电流元的大小，反比于电流元到该点距离的平方，磁感强度元的大小，反比于电流元到该点距离的平方，磁感强度的方向按右手螺旋法则确定，垂直于电流元到场点的距的方向按右手螺旋法则确定，垂直于电流元到场点的距离离。5 毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律8P*5 毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律(电流元在空间电流元在空间中中产生的磁场产生的磁场)真空磁导率真空磁导率 磁感强度叠加原理磁感强度叠加原理9
7、12345678例例 判断下列各点磁感强度的方向和大小判断下列各点磁感强度的方向和大小.+1、5 点点：3、7点点：2、4、6、8 点点：沿载流导线自身方向，磁场为沿载流导线自身方向，磁场为010PCD*（1）载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场解解 方向均沿方向均沿 x 轴负向轴负向6 毕奥毕奥萨伐尔定律的应用萨伐尔定律的应用11 的方向沿的方向沿 x 轴的负方向轴的负方向.无限长无限长载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场.PCD+12IB电流与磁感强度成电流与磁感强度成右螺旋关系右螺旋关系半无限长半无限长载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场*
8、PIBX X13I 真空中真空中,半径为半径为R 的载流导线的载流导线,通有电流通有电流I,称称圆圆电流电流.求求其其轴线上一点轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小的磁感强度的方向和大小.（2）圆形载流导线的磁场圆形载流导线的磁场p*解解 根据对称性分析根据对称性分析14p*解解 据对称性分析据对称性分析总磁场方向沿总磁场方向沿 x 轴轴和和 为为右螺旋右螺旋关系关系15 3）4）2）的方向不变的方向不变(和和 成成右螺旋右螺旋关系）关系）1）若线圈有）若线圈有 匝匝讨讨论论*16oI（5）*Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x17IS（3）磁矩磁矩IS圆电流磁感强度公式也可
9、写成圆电流磁感强度公式也可写成定义磁矩定义磁矩18+pR+*（4）载流直螺线管轴线上的磁场载流直螺线管轴线上的磁场 如图所示，有一长为如图所示，有一长为l,半径为半径为R的载流密绕直螺的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为线管，螺线管的总匝数为N，通有电流通有电流 I.设把螺线设把螺线管放在真空中，求管放在真空中，求管内轴线管内轴线上一点上一点P处的磁感强度处的磁感强度解解 由圆形电流磁场公式由圆形电流磁场公式o19op+20 讨讨 论论（1）若）若P点为管内点为管内轴线中点轴线中点若若长直载流导线的磁场长直载流导线的磁场21(2)无限长无限长的螺线的螺线管内管内轴线轴线上上（3）半无限长半无限
10、长螺线管螺线管轴线轴线上上端点端点xBO22+7 匀速运动点电荷的磁场匀速运动点电荷的磁场由毕由毕萨萨定律定律 运动电荷运动电荷q 的磁场的磁场+S23解解:例例 1 半径半径 为为 的带电薄圆盘的电荷面密度的带电薄圆盘的电荷面密度为为 ,并以角速度并以角速度 绕通过盘心垂直于盘面的轴转绕通过盘心垂直于盘面的轴转动动，求求圆盘圆盘中心中心的磁感强度的磁感强度.方向：方向：24例例2.氢原子中的电子以氢原子中的电子以 v=2.2106 m/s 的速度沿半径的速度沿半径 r=5.310-11 m 的圆轨道运动，求电子在轨道中心产生的圆轨道运动，求电子在轨道中心产生的磁感应强度的磁感应强度B和它的轨道磁矩和它的轨道磁矩m。方向沿轨道中心轴向下。方向沿轨道中心轴向下。电子轨道运动形成的圆形电流为电子轨道运动形成的圆形电流为解：氢原子中电子沿轨道运动解：氢原子中电子沿轨道运动于轨道中心所产生的磁感强度于轨道中心所产生的磁感强度大小大小25氢的电子轨道运动的角动量氢的电子轨道运动的角动量 L=rm0 所以所以 电子轨道运动形成的圆形电流电子轨道运动形成的圆形电流T为电子回转周期，轨道所围面积为电子回转周期，轨道所围面积S=,电子轨道磁矩电子轨道磁矩26