半无限长载流直导线的磁场
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答疑：每周四14:00-16:00 18:00-20:00 上院207 作业：每周二交
email： xytang@sjtu.edu.cn 物理楼1102室，54742326 Fetion: 669955893
物理学研究的运动形式及其分支和教学安排
最基本运动形式
大学物理分支
时间安排
机械运动
力 一般运动形式，相对论 学 振动和波（第6、17章）
由于
qv
B
qvBsin
F
Fm
F qv B
v
B
方向：右手螺旋法则
* 带电粒子在匀强磁场中的运动
F
qv
B
（1）
v//
B
F
0
➢ 粒子运动状态不变！
（2） vB F qvB
qvB mv 2 R
R mv qB
B
F v
T 2 R 2 m
中方某向点却总p 是时与，电电荷荷运所动受方磁向力（的v大）小垂是直不；同的，但磁力的
（2）在磁场中的p点处存在着 一个特定(平行)的方向，当电 荷沿此方向或相反方向运动 时，所受到的磁力为零，与 电荷本身性质无关;
（3）在磁场中的p点处，电荷 沿与上述特定方向垂直的方向 运动时所受到的磁力最大(记为 Fmax)， 并且Fmax与qv的比值是 与q、v无关的确定值。
第 14 章 稳恒磁场
本学期成绩比例为： 平时30% ＋ 期中35% ＋ 期末35% ； *平时作业10%； *课堂练习10% (至少4次)； *利用网址www.phycai.sjtu.edu.cn/wis 参与提问及回答活动10% 要求: 提3个问题(期中考试前至少提1个问题)， 回答5个问题(期中考试前至少提2个问题)
所有的实验和物理现象都说明：电现象和磁现象存在相互联 系。无论导线中的电流（传导电流）还是磁铁，它们的本源 都是一个，既电荷的运动，上面所讲的各个实验中出现的现 象都可以归结为运动着的电荷（即电流）之间的相互作用， 这种相互作用是通过磁场来传递的。
磁现象的电本质：一切磁现象均起源于电荷的运动!
应该注意: 电流之间的磁相互作用与库仑作用不同。无论电 荷静止还是运动，它们之间都存在库仑相互作用，而只有运 动的电荷之间才存在磁相互作用。
2. 磁铁对电流（通电导线）也有作用力 水平直导线悬挂在马蹄形磁铁两极间，通
电后，导线就会运动。
3. 安培实验： 通电导线之间有相互作用力，
即电流和电流之间也有相互作 用力。
4. 磁铁对运动电荷有作用力。 电子流从电子射线管的阴极发射,形成一条电子射线，在旁边放
置一块磁铁，就可以看到电子射线的路径发生偏转。
异性磁极相互吸引。
(4)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北 两极，任一磁铁总是两极同时存在。
早期实验
1. 奥斯特实验(丹麦物理学家 H. C. Oersted, 1820) 导线沿南北方向放置，下面有一可在水平面内自由转动的磁针。 当导线中没有电流通过时，磁针在地磁场的作用下沿南北取向. 当导线中通有电流时, 磁针就会发生偏转。上述实验表明，电流 可以对磁铁施加作用力。
v qB
➢ 粒子沿圆周运动！
（3） v与B成
R mv mv sin
qB qB
T 2 m
qB
h
v||T
2
mv cos
qB
v
v
v
B
➢ 粒子沿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ旋线运动！
磁感应线 (magnetic induction lines)
正像电场的分布可以借助电力线来描述一样，磁 场的分布也可以借助磁感应线（B线）来描述。
直线电流的磁力线 圆电流的磁力线
I
通电螺线管的磁力线
I
I
I
磁感应线的性质
磁感应线
与电流套连
电流
闭合曲线(无源场) 互不相交
方向与电流成右手螺旋关系
磁感应线的规定
磁感应线上任一点的切线方向为该点磁感应强度的 方向
二、磁感应强度B (Magnetic induction)
为了定量的描述电场的分布，引入电场强度(E)的概念。 为了定量的描述磁场的分布，也需要引入一个矢量。
根据运动电荷或载流导线或小磁针在磁 场中受力情况来描述磁场。
设带电量为q，速度为v的运动 试探电荷处于磁场中，实验发 现：
（1）当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通过磁场
由实验结果可见：磁场中任何一点都存在一个固有的特
定方向和确定的比值Fmax/(q0v)，与试验电荷的性质无关， 反映了磁场在该点的方向和强弱特征，为此，定义一个
矢量函数：
大小： B Fmax 单位：特斯拉（T） 高斯（Gs）
qv F v, F B.
即
F
{v, B}
（Steady magnetic field） 稳恒磁场: 磁场中各点的磁感应强度不随时间变化 的磁场。稳恒电流激发的磁场就是一种稳恒磁场。
§11-1 磁感应强度及洛伦兹力公式 §11-2 毕奥 – 萨伐尔定律及其应用 §11-3 磁高斯定理、安培环路定理 §11-4 磁场对载流导线的作用 §11-5 带电粒子在电磁场中的运动
上学期
第6至9周
热运动 电磁运动 量子运动
热物理学
静电场 电 稳恒电磁场 磁 学 变化电磁场
电磁波
上学期
第1至3周 第3至5周 第9至10周
光学 偏振、干涉、衍射
第10至13周
量子光学（旧量子论）
第13至15周
量子力学（低速微观粒子运动规律） 第15至17周
期中考试：第10周周三下午（初定）
第十四章 稳恒磁场
§11-1 磁感应强度及洛伦兹力公式
一、电现象和磁现象密切相关
基本磁现象包括
(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。（天然磁石）
(2)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁 后就有了磁性，这种现象称为磁化。
(3)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只能够在 水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南 北指向。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称 为南极或S极。 同性磁极相互排斥，
构成的平面。
1T 104 Gs
zF
oq
B
y
q q F F
p
x
v
规定： 的方向使得
与 的方向一致
此即微小磁针在磁场中处于平衡位置时N极所指的方向
确定了磁场中各点的磁感应强度也就确定了磁场!
一般情况:
特殊情况: 各处磁感应强度相等的磁场
稳恒磁场 匀强磁场
洛仑兹力公式——磁场对运动点电荷的作用力 :
email： xytang@sjtu.edu.cn 物理楼1102室，54742326 Fetion: 669955893
物理学研究的运动形式及其分支和教学安排
最基本运动形式
大学物理分支
时间安排
机械运动
力 一般运动形式，相对论 学 振动和波（第6、17章）
由于
qv
B
qvBsin
F
Fm
F qv B
v
B
方向：右手螺旋法则
* 带电粒子在匀强磁场中的运动
F
qv
B
（1）
v//
B
F
0
➢ 粒子运动状态不变！
（2） vB F qvB
qvB mv 2 R
R mv qB
B
F v
T 2 R 2 m
中方某向点却总p 是时与，电电荷荷运所动受方磁向力（的v大）小垂是直不；同的，但磁力的
（2）在磁场中的p点处存在着 一个特定(平行)的方向，当电 荷沿此方向或相反方向运动 时，所受到的磁力为零，与 电荷本身性质无关;
（3）在磁场中的p点处，电荷 沿与上述特定方向垂直的方向 运动时所受到的磁力最大(记为 Fmax)， 并且Fmax与qv的比值是 与q、v无关的确定值。
第 14 章 稳恒磁场
本学期成绩比例为： 平时30% ＋ 期中35% ＋ 期末35% ； *平时作业10%； *课堂练习10% (至少4次)； *利用网址www.phycai.sjtu.edu.cn/wis 参与提问及回答活动10% 要求: 提3个问题(期中考试前至少提1个问题)， 回答5个问题(期中考试前至少提2个问题)
所有的实验和物理现象都说明：电现象和磁现象存在相互联 系。无论导线中的电流（传导电流）还是磁铁，它们的本源 都是一个，既电荷的运动，上面所讲的各个实验中出现的现 象都可以归结为运动着的电荷（即电流）之间的相互作用， 这种相互作用是通过磁场来传递的。
磁现象的电本质：一切磁现象均起源于电荷的运动!
应该注意: 电流之间的磁相互作用与库仑作用不同。无论电 荷静止还是运动，它们之间都存在库仑相互作用，而只有运 动的电荷之间才存在磁相互作用。
2. 磁铁对电流（通电导线）也有作用力 水平直导线悬挂在马蹄形磁铁两极间，通
电后，导线就会运动。
3. 安培实验： 通电导线之间有相互作用力，
即电流和电流之间也有相互作 用力。
4. 磁铁对运动电荷有作用力。 电子流从电子射线管的阴极发射,形成一条电子射线，在旁边放
置一块磁铁，就可以看到电子射线的路径发生偏转。
异性磁极相互吸引。
(4)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北 两极，任一磁铁总是两极同时存在。
早期实验
1. 奥斯特实验(丹麦物理学家 H. C. Oersted, 1820) 导线沿南北方向放置，下面有一可在水平面内自由转动的磁针。 当导线中没有电流通过时，磁针在地磁场的作用下沿南北取向. 当导线中通有电流时, 磁针就会发生偏转。上述实验表明，电流 可以对磁铁施加作用力。
v qB
➢ 粒子沿圆周运动！
（3） v与B成
R mv mv sin
qB qB
T 2 m
qB
h
v||T
2
mv cos
qB
v
v
v
B
➢ 粒子沿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ旋线运动！
磁感应线 (magnetic induction lines)
正像电场的分布可以借助电力线来描述一样，磁 场的分布也可以借助磁感应线（B线）来描述。
直线电流的磁力线 圆电流的磁力线
I
通电螺线管的磁力线
I
I
I
磁感应线的性质
磁感应线
与电流套连
电流
闭合曲线(无源场) 互不相交
方向与电流成右手螺旋关系
磁感应线的规定
磁感应线上任一点的切线方向为该点磁感应强度的 方向
二、磁感应强度B (Magnetic induction)
为了定量的描述电场的分布，引入电场强度(E)的概念。 为了定量的描述磁场的分布，也需要引入一个矢量。
根据运动电荷或载流导线或小磁针在磁 场中受力情况来描述磁场。
设带电量为q，速度为v的运动 试探电荷处于磁场中，实验发 现：
（1）当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通过磁场
由实验结果可见：磁场中任何一点都存在一个固有的特
定方向和确定的比值Fmax/(q0v)，与试验电荷的性质无关， 反映了磁场在该点的方向和强弱特征，为此，定义一个
矢量函数：
大小： B Fmax 单位：特斯拉（T） 高斯（Gs）
qv F v, F B.
即
F
{v, B}
（Steady magnetic field） 稳恒磁场: 磁场中各点的磁感应强度不随时间变化 的磁场。稳恒电流激发的磁场就是一种稳恒磁场。
§11-1 磁感应强度及洛伦兹力公式 §11-2 毕奥 – 萨伐尔定律及其应用 §11-3 磁高斯定理、安培环路定理 §11-4 磁场对载流导线的作用 §11-5 带电粒子在电磁场中的运动
上学期
第6至9周
热运动 电磁运动 量子运动
热物理学
静电场 电 稳恒电磁场 磁 学 变化电磁场
电磁波
上学期
第1至3周 第3至5周 第9至10周
光学 偏振、干涉、衍射
第10至13周
量子光学（旧量子论）
第13至15周
量子力学（低速微观粒子运动规律） 第15至17周
期中考试：第10周周三下午（初定）
第十四章 稳恒磁场
§11-1 磁感应强度及洛伦兹力公式
一、电现象和磁现象密切相关
基本磁现象包括
(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。（天然磁石）
(2)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁 后就有了磁性，这种现象称为磁化。
(3)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只能够在 水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南 北指向。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称 为南极或S极。 同性磁极相互排斥，
构成的平面。
1T 104 Gs
zF
oq
B
y
q q F F
p
x
v
规定： 的方向使得
与 的方向一致
此即微小磁针在磁场中处于平衡位置时N极所指的方向
确定了磁场中各点的磁感应强度也就确定了磁场!
一般情况:
特殊情况: 各处磁感应强度相等的磁场
稳恒磁场 匀强磁场
洛仑兹力公式——磁场对运动点电荷的作用力 :