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磁感应强度--磁场的高斯定理.

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    • 1、1,第三节 磁感应强度 磁场的高斯定理, 学习方法:对比电场(第八章)学习磁场,静电荷,运动电荷,稳恒电流,2,一、磁现象及其本质,电流的磁效应,天然磁石,磁现象: 1、天然磁体周围有磁场; 2、通电导线周围有磁场; 3、电子束周围有磁场。,表现为: 使小磁针偏转,表现为: 相互吸引排斥 偏转等,4、通电线能使小磁针偏转; 5、磁体的磁场能给通电线以力的作用; 6、通电导线之间有力的作用; 7、磁体的磁场能给通电线圈以力矩作用; 8、通电线圈之间有力的作用; 9、天然磁体能使电子束偏转。,4,三、 安培的分子电流假说(1822年),1. 物质的分子中存在回路电流,称分子电流,相当于基元磁铁.(让右手四指弯曲、 指尖 指向分子回路电流方向,则大拇指的方向 为基元磁铁的N极,相反方向为S极) 回路电流总有两面, N极、S极不能分离. 2. 物体一般不显磁性是因为分子电流的方向杂乱无章,磁铁有磁性是因为分子电流的方向较一致. 与现代认识一致:分子电流来源于电子绕核的转动和自旋.,5, 磁单极子问题 近代理论认为可能有单独的N极、S极存在,称磁单极子.(类似正、负电荷),6,1.磁场(电磁场的

      2、又一侧面) 运动电荷在其周围空间产生的一种特殊物质. (对比电场:电荷在其周围空间产生的一种物质) 2.磁感应强度 描述磁场的基本物理量,地位同电场强度,也 是矢量. 磁感应强度的定义可用多种方法,本书用磁场 对运动电荷的作用来定义.,二、磁感应强度,电流(或磁铁),磁场,电流(或磁铁),7,磁感应强度的定义,将一运动试探电荷以同一速率沿不同方向通过磁场中某点P时,我们发现: 电荷受到的磁力的大小是不同的,但方向总是与电荷运动的方向垂直; 在P点处存在一个特殊的方向,当电荷沿这个方向运动时,磁力为零,显然这个方向与运动试探电荷无关,它反映了磁场本身的一个性质.我们就将此方向定义为磁场即磁感应强度的方向,这也正是小磁针的N极所指的方向。,磁感应强度的方向:,8,磁感应强度的大小,如果电荷沿着与磁场方向垂直的方向运动时,所受到的磁力Fm最大,而且这个最大磁力正比于运动试探电荷的速率v,也正比于其所带的电荷量q ,但比值 却在该点具有确定的量值而与运动试探电荷的q、v的大小无关.由此可见, 反映了该点磁场的性质.所以,我们就定义磁场中某点的磁感应强度的大小为,(10-15),磁感应强度的单位

      3、:,特斯拉(T): 1T =1N A-1 m-1 太大,有时用,高斯(Gs):1T=104Gs,9,三、磁感(应)线 磁通量 (一)磁感(应)线(B线) 磁场的形象表示 1.规定(与电场线类似) 方向:线上任一点的切线方向即该点磁感应 强度 的方向(在线上画出箭头表示指向). 疏密:通过磁场中某点处垂直于磁感应强度 方向的单位面积的磁感线的条数,与该点 的大小成正比(密强疏弱). 典型载流导体的磁感线图见299页(人为画出的或想象的,但磁场中铁屑的图案近似磁感线图),10,(a) 直电流,11,2.磁感线的特点:,闭合:磁感线是环绕电流的无头无尾的闭合曲线磁场是涡旋场(无源场)(注:磁铁外部的磁感线由磁铁的N极到S极,而磁铁内部的磁感线由磁铁的S极到N极,所以仍是闭合的。若存在磁单极子则还有不闭合的磁感线起自N 极子、终止于S 极子),磁感线的绕行方向与电流方向成右手螺旋关系.,12,(二)磁通量,1.定义:通过一给定曲面的总磁感线数。 用或m表示.(电通量用e表示) 2.计算:对比:通过任一曲面S的电通量 类似地,通过任一曲面S 的磁通量,注意:只有匀强磁场、平面,才有: m=B cosS 若又有匀强磁场垂直平面,才有: m=BS,3. 单位:韦伯( Wb )1 Wb=1 T m2 所以 1T=1Wb/m2,(10-16),13,四、磁场的高斯定理,由于对任一闭合曲面,因为规定面积元 的方向均向外,所以向外的磁通量(为锐角)为正,向里的磁通量(为钝角)为负.又因为磁感线是闭合曲线,穿入闭合曲面的磁感线肯定还要穿出闭合曲面,所以磁通量正负相抵,有: 即通过任一闭合曲面的磁通量为零,这就是磁场的高斯定理. 磁场的高斯定理表明了磁场的一个重要特性,即磁场是涡旋场(无源场).(而电场是有源场),静电场的高斯定理:,(10-17),14,本节内容小结,1. 磁场,运动电荷 磁场 运动电荷,磁感应强度的方向:当电荷沿这个方向运动时磁力为零,2. 磁感应强度的定义(大小的定义略),3. 磁感线的特点:环绕电流的无头无尾的闭合曲线,4.磁通量,5.磁场的高斯定理,表明磁场的一个重要特性:磁场是涡旋场(无源场),阅读:P300304 思考: 思考题10-1、10-2、10-4 、10-6、10-10 作业: 习题10-4 、10-5、10-6,

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