电磁相互作用
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磁场力Fm的大小与运动电荷的电量 q、速度v以及电荷的运动方向有关， 且垂直于速度的方向。
在 磁 场 中 的 任 一 点 存 在 一 个 特 殊 的 方向，当电荷沿此方向或其反方向运 动时所受的磁场力为零。
在磁场中的任一点，当电荷沿与上 述方向垂直的方向运动时，电荷所受 到的磁场力最大(记为Fmax)，Fmax /qv
Ch.10 电磁相互作用
主要内容
➢描述磁场的基本物理量——磁感应强度 ➢电流磁场的基本方程——Biot-Savart定律 ➢磁场对运动电荷的作用力——Lorentz力 ➢磁场对运动电流的作用力——Ampere力
本章习题(共17题)： -10 － 2，3，5，6，7，12，14 ~ 24。
2
Ch.10 电磁相互作用
定义矢量函数
B
，规定它的大小为
B Fmax qv
Fm
q• B
方向为放在该点的小磁针平衡时N
v
极的指向——磁感应强度。
单位：特斯拉( T ) 或 高斯(Gs) 1Gs =10 –4 T 磁感应线或磁力线：形象地描述磁感应强度的空间分布。
8
Ch.10 电磁相互作用
三、洛仑兹力(Lorentz force)
运动电荷在磁场中所受的最大力 Fmax qvB
当电荷的运动方向(速度方向)与磁场方向的夹角为α时，
运动电荷所受的磁场力则为ຫໍສະໝຸດ Fm qvB sin Fm
──洛仑兹力，用矢量表示
r rr Fm qv B
q• B
v
故带电粒子在电场和磁场
中所受的力
F
qE
qv
B
──洛仑兹力公式。
§10.1 磁相互作用
一、磁现象及其规律
磁性──天然磁石或人工磁铁吸收铁(Fe)，
钴( Co)，镍(Ni)的性质。
磁体——具有磁性的物体
N
永久磁体——长期保持磁性的物体
磁极──条形磁铁两端磁性最强的部分
S
在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时总是指向南北
方向的，分别称为磁铁的两极。
北极(N极)和南极(S极)：磁铁分别指向北、南的一端。
10
Ch.10 电磁相互作用
四、电流的磁效应
1820年4月 接通电源时，放在边上的磁针轻轻
哥本哈根大学 抖动了一下……
I
电与磁
Br I
丹
麦
物
奥 斯
理 学 家
特、
化
学
家
1820年7月21日，以拉丁文报导
奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851）
发现了电流对磁针的
运动电荷之间的作用力—— 电力+ 磁力
运动电荷
磁场传递 磁相互作用
运动电荷
magnetic field
说明
(1)磁场由运动电荷产生； (2)磁场对运动电荷有力的作用； (3)磁场有能量、…
6
1. 磁感应强度B 引入
需要一个既具有大小又有方向的 物理量来定量描述磁场。
2. 实验：试探电荷在磁场中运动时 的受力情况
了60次实验的结果。
作用，从而导致了19世 纪中叶电磁理论的统一
和发展。
11
I
S
S
N
NS
•电流的磁效应
•磁针和磁针
Ch.10 电磁相互作用
N
•磁铁与载流导 线的相互作用
I 志同道合 I
•在磁场中运动的 •载流导线与载流 电荷受到的磁力 导线的相互作用
12
小结
Ch.10 电磁相互作用
(1) 在运动电荷(或电流)周围空间存在的一种特殊形式的物质── 磁场。
概述
Ch.10 电磁相互作用
一切电磁现象都起因于电荷及其运动。
静止电荷──→静电场 运动电荷──→电场、磁场 稳恒电流产生的磁场不随时间变化──→稳恒磁场
由于运动是相对的，从本质上讲，磁现象与电现象 是紧密地联系在一起的。人们通常把电相互作用和磁 相互作用放在一起，统称为电磁相互作用。
1
洛仑兹力的方向垂直于运 动电荷的速度和磁感应强 度所组成的平面，且符合 右手螺旋定则。
9
Ch.10 电磁相互作用
洛仑兹(Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928)
荷兰物理学家、数 学家，因研究磁场 对辐射现象的影响 取得重要成果，与 塞曼共获1902年诺 贝尔物理学奖金。
1895年，洛仑兹根据物质电结构的假 说，创立了经典电子论。洛仑兹电磁场理 论研究成果，在现代物理中占有重要地 位。洛仑兹力是洛仑兹在研究电子在磁 场中所受的力的实验中确立起来的。
洛仑兹还预言了正常的塞曼效益，即 磁场中的光源所发出的各谱线，受磁场 的影响而分裂成多条的现象中的某种特 殊现象。
洛仑兹的理论是从经典物理到相对论 物理的重要桥梁，他的理论构成了相对 论的重要基础。洛仑兹对统计物理学也有 贡献。
Ch.10 电磁相互作用
莱顿瓶放电 后，缝衣针
磁化了！
1731年 英国商人
1812年,奥斯特[丹麦]
1751年 富兰克林[美]
莱顿瓶：一种旧式的电容器。因最先在荷兰的莱顿使用，故得名。莱顿瓶的 构造是在玻璃瓶内外各贴有金属箔做为极板，另有一金属棒从瓶塞插入，上 端附一金属球，下端附金属链与内层金属箔接触，用以使之带电或放电。
4
磁铁
磁
磁铁 S
运动电荷
场
运动电荷
Ch.10 电磁相互作用
NS
N
磁针和磁针
电荷相互作用
q 场源 F
静止
运动
q静止 q运动
qE
qE
qE qE FFmm
在磁场中运动的 电荷受到的磁力
5
二、磁场 磁感应强度
静止电荷之间的作用力—— 电力
Ch.10 电磁相互作用
静止电荷
电场
静止电荷
是与q、v无关的确定值。
Ch.10 电磁相互作用
q 沿此直线运
动时 Fm 0 Fm B
q
v
Fm
B v
7
3. 磁感应强度(magnetic induction)的定义
Ch.10 电磁相互作用
磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax /qv
反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征
(2) 磁场的特性
磁场对磁体、运动电荷或载 电 流 流导线有磁场力的作用；
磁
运动电荷
(3) 一切磁现象起源于电荷的
场
磁铁
运动，磁场力就是运动电荷
之间的一种相互作用力。
磁体的磁极总是成对出现的,不存在磁单极。
磁力——磁体之间的相互作用，同名磁极互相排斥，异名磁
极互相吸引(同极相斥，异极相吸)。
地磁偏角──磁铁的指向与严格的南北方向偏离的角度，其
大小因地区不同而稍有差异。
3
17世纪，人们曾认为：电与磁无关！
雷电后，刀叉
带磁性！
自然界的各种基本力可以互 相转化。究竟电是否以隐蔽 的方式对磁体有作用？
在 磁 场 中 的 任 一 点 存 在 一 个 特 殊 的 方向，当电荷沿此方向或其反方向运 动时所受的磁场力为零。
在磁场中的任一点，当电荷沿与上 述方向垂直的方向运动时，电荷所受 到的磁场力最大(记为Fmax)，Fmax /qv
Ch.10 电磁相互作用
主要内容
➢描述磁场的基本物理量——磁感应强度 ➢电流磁场的基本方程——Biot-Savart定律 ➢磁场对运动电荷的作用力——Lorentz力 ➢磁场对运动电流的作用力——Ampere力
本章习题(共17题)： -10 － 2，3，5，6，7，12，14 ~ 24。
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Ch.10 电磁相互作用
定义矢量函数
B
，规定它的大小为
B Fmax qv
Fm
q• B
方向为放在该点的小磁针平衡时N
v
极的指向——磁感应强度。
单位：特斯拉( T ) 或 高斯(Gs) 1Gs =10 –4 T 磁感应线或磁力线：形象地描述磁感应强度的空间分布。
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Ch.10 电磁相互作用
三、洛仑兹力(Lorentz force)
运动电荷在磁场中所受的最大力 Fmax qvB
当电荷的运动方向(速度方向)与磁场方向的夹角为α时，
运动电荷所受的磁场力则为ຫໍສະໝຸດ Fm qvB sin Fm
──洛仑兹力，用矢量表示
r rr Fm qv B
q• B
v
故带电粒子在电场和磁场
中所受的力
F
qE
qv
B
──洛仑兹力公式。
§10.1 磁相互作用
一、磁现象及其规律
磁性──天然磁石或人工磁铁吸收铁(Fe)，
钴( Co)，镍(Ni)的性质。
磁体——具有磁性的物体
N
永久磁体——长期保持磁性的物体
磁极──条形磁铁两端磁性最强的部分
S
在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时总是指向南北
方向的，分别称为磁铁的两极。
北极(N极)和南极(S极)：磁铁分别指向北、南的一端。
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Ch.10 电磁相互作用
四、电流的磁效应
1820年4月 接通电源时，放在边上的磁针轻轻
哥本哈根大学 抖动了一下……
I
电与磁
Br I
丹
麦
物
奥 斯
理 学 家
特、
化
学
家
1820年7月21日，以拉丁文报导
奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851）
发现了电流对磁针的
运动电荷之间的作用力—— 电力+ 磁力
运动电荷
磁场传递 磁相互作用
运动电荷
magnetic field
说明
(1)磁场由运动电荷产生； (2)磁场对运动电荷有力的作用； (3)磁场有能量、…
6
1. 磁感应强度B 引入
需要一个既具有大小又有方向的 物理量来定量描述磁场。
2. 实验：试探电荷在磁场中运动时 的受力情况
了60次实验的结果。
作用，从而导致了19世 纪中叶电磁理论的统一
和发展。
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I
S
S
N
NS
•电流的磁效应
•磁针和磁针
Ch.10 电磁相互作用
N
•磁铁与载流导 线的相互作用
I 志同道合 I
•在磁场中运动的 •载流导线与载流 电荷受到的磁力 导线的相互作用
12
小结
Ch.10 电磁相互作用
(1) 在运动电荷(或电流)周围空间存在的一种特殊形式的物质── 磁场。
概述
Ch.10 电磁相互作用
一切电磁现象都起因于电荷及其运动。
静止电荷──→静电场 运动电荷──→电场、磁场 稳恒电流产生的磁场不随时间变化──→稳恒磁场
由于运动是相对的，从本质上讲，磁现象与电现象 是紧密地联系在一起的。人们通常把电相互作用和磁 相互作用放在一起，统称为电磁相互作用。
1
洛仑兹力的方向垂直于运 动电荷的速度和磁感应强 度所组成的平面，且符合 右手螺旋定则。
9
Ch.10 电磁相互作用
洛仑兹(Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928)
荷兰物理学家、数 学家，因研究磁场 对辐射现象的影响 取得重要成果，与 塞曼共获1902年诺 贝尔物理学奖金。
1895年，洛仑兹根据物质电结构的假 说，创立了经典电子论。洛仑兹电磁场理 论研究成果，在现代物理中占有重要地 位。洛仑兹力是洛仑兹在研究电子在磁 场中所受的力的实验中确立起来的。
洛仑兹还预言了正常的塞曼效益，即 磁场中的光源所发出的各谱线，受磁场 的影响而分裂成多条的现象中的某种特 殊现象。
洛仑兹的理论是从经典物理到相对论 物理的重要桥梁，他的理论构成了相对 论的重要基础。洛仑兹对统计物理学也有 贡献。
Ch.10 电磁相互作用
莱顿瓶放电 后，缝衣针
磁化了！
1731年 英国商人
1812年,奥斯特[丹麦]
1751年 富兰克林[美]
莱顿瓶：一种旧式的电容器。因最先在荷兰的莱顿使用，故得名。莱顿瓶的 构造是在玻璃瓶内外各贴有金属箔做为极板，另有一金属棒从瓶塞插入，上 端附一金属球，下端附金属链与内层金属箔接触，用以使之带电或放电。
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磁铁
磁
磁铁 S
运动电荷
场
运动电荷
Ch.10 电磁相互作用
NS
N
磁针和磁针
电荷相互作用
q 场源 F
静止
运动
q静止 q运动
qE
qE
qE qE FFmm
在磁场中运动的 电荷受到的磁力
5
二、磁场 磁感应强度
静止电荷之间的作用力—— 电力
Ch.10 电磁相互作用
静止电荷
电场
静止电荷
是与q、v无关的确定值。
Ch.10 电磁相互作用
q 沿此直线运
动时 Fm 0 Fm B
q
v
Fm
B v
7
3. 磁感应强度(magnetic induction)的定义
Ch.10 电磁相互作用
磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax /qv
反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征
(2) 磁场的特性
磁场对磁体、运动电荷或载 电 流 流导线有磁场力的作用；
磁
运动电荷
(3) 一切磁现象起源于电荷的
场
磁铁
运动，磁场力就是运动电荷
之间的一种相互作用力。
磁体的磁极总是成对出现的,不存在磁单极。
磁力——磁体之间的相互作用，同名磁极互相排斥，异名磁
极互相吸引(同极相斥，异极相吸)。
地磁偏角──磁铁的指向与严格的南北方向偏离的角度，其
大小因地区不同而稍有差异。
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17世纪，人们曾认为：电与磁无关！
雷电后，刀叉
带磁性！
自然界的各种基本力可以互 相转化。究竟电是否以隐蔽 的方式对磁体有作用？