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【课件-医用物理学】_第7章磁场和电磁感应1节

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1、第七章磁场与电磁感应,第一节磁场磁感应强度第二节磁场对运动电荷的作用力第三节磁场对载流导线的作用第四节物质的磁性第五节电磁感应第六节电磁振荡和电磁波,第一节磁场磁感应强度,一、磁场二、磁感应强度三、磁通量四、运动电荷的磁场五、毕奥-沙伐尔定律六、安培环路定理,一、磁场（magnetic field),运动电荷,运动电荷,二、磁感应强度（magnetic induction),带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.,实验发现带电粒子在磁场中沿某一特定直线方向运动时不受力，此直线方向与电荷无关.,7.1 磁场与电磁感应,带电粒子在磁场中沿其他方向运动时垂直于与特定直线所组成的平面.,当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.,大小与无关,1. 磁感强度的定义：当正电荷垂直于特定直线运动时，受力将方向定义为该点的的方向.,7.1 磁场与电磁感应,单位特斯拉,磁感强度的定义：当正电荷垂直于特定直线运动时，受力将方向定义为该点的的方向.,磁感强度大小,7.1 磁场与电磁感应,B只决定于磁场

2、的物理性质，与运动电荷无关；如果v与零力线的夹角为 , 则有,运动电荷在磁场中受力,7.1 磁场与电磁感应,2.讨论：,(1) 磁感应强度反映了磁场的强弱和方向,是位置的单值矢量函数。,(2) 磁场力的方向总是垂直于速度和零力线组成的平面，速度、磁感应强度和磁场力成右手螺旋关系。,(3) 对于负电荷，受力方向正好相反。,(4) 磁感应强度服从迭加原理。,二、磁感应强度,7.1 磁场与电磁感应,3. 磁感应线（magnetic induction line),规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度 B 的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度 B 的大小.,特点：沿磁感应线方向运动电荷不受力。磁感应线不会相交。,二、磁感应强度,7.1 磁场与电磁感应,三、磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量(magnetic flux).,单位,7.1 磁场与电磁感应,物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的.）,磁场高斯定理,7.1 磁场与电磁感应,四、运动电荷的磁场,1. 磁场的标量式：,2. 磁场的矢量式：,7.1 磁场与电磁感应,3

3、. 讨论：,（1）磁感应强度的极值在通过点电荷并沿速度矢量v方向的一条直线上，每一点的B矢量都等于零；在通过此电荷并垂直v的平面内的各点，B有最大值。（2）两个等量异号电荷的反向运动，其磁效应相同。,四、运动电荷的磁场,7.1 磁场与电磁感应,五、毕奥萨伐尔定律,(电流元在空间产生的磁场),真空磁导率,7.1 磁场与电磁感应,+,+,+,1、5 点：,3、7点：,2、4、6、8 点：,毕奥萨伐尔定律,7.1 磁场与电磁感应,例1 载流长直导线的磁场.,解,方向均沿 x 轴的负方向,毕奥-萨伐尔定律应用举例,7.1 磁场与电磁感应,的方向沿 x 轴的负方向.,无限长载流长直导线的磁场.,7.1 磁场与电磁感应,电流与磁感强度成右螺旋关系,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,7.1 磁场与电磁感应,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,例2 圆形载流导线的磁场.,p,*,7.1 磁场与电磁感应,7.1 磁场与电磁感应,3）,4）,2）的方向不变( 和成右螺旋

4、关系）,1）若线圈有匝,7.1 磁场与电磁感应,+,x,7.1 磁场与电磁感应,六、安培环路定理,载流长直导线的磁感强度为,1. 推导,7.1 磁场与电磁感应,安培环路定理,即在真空的稳恒磁场中，磁感应强度沿任一闭合路径的积分的值，等于乘以该闭合路径所包围的各电流的代数和.,7.1 磁场与电磁感应,多电流情况,以上结果对任意形状的闭合电流（伸向无限远的电流）均成立.,六、安培环路定理,7.1 磁场与电磁感应,问 1）是否与回路外电流有关？,2）若，是否回路上各处？是否回路内无电流穿过？,六、安培环路定理,7.1 磁场与电磁感应,2. 讨论：（1）此规律虽然是从长直导线的磁场公式推导出来的，但对任意稳恒电流的磁场都适用。（2）它揭示了磁场跟场源的关系。（3）说明磁场不存在标量势，是有旋场。（4）在内容和地位上，它与场强的环路定理类似。在解决问题上，它与静电场的高斯定理类似。可用来求磁感应强度。 3.应用：注意：闭合线的选取：不一定在一个平面内，电流是线内包围的。适用条件：稳恒电流的磁场。,六、安培环路定理,7.1 磁场与电磁感应,安培环路定理的应用举例,例1 求长直密绕螺线管内磁场,解 1 ) 对称性分析螺旋管内为均匀场 , 方向沿轴向, 外部磁感强度趋于零，即 .,7.1 磁场与电磁感应,无限长载流螺线管内部磁场处处相等 , 外部磁场为零.,2 ) 选回路 .,磁场的方向与电流成右螺旋.,7.1 磁场与电磁感应,当时，螺绕环内可视为均匀场 .,例2 求载流螺绕环内的磁场,2）选回路 .,解 1）对称性分析；环内线为同心圆，环外为零.,令,7.1 磁场与电磁感应,例3 无限长载流圆柱体的磁场,解 1）对称性分析,2）选取回路,7.1 磁场与电磁感应,的方向与成右螺旋,7.1 磁场与电磁感应,例4 无限长载流圆柱面的磁场,解,7.1 磁场与电磁感应,

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