《恒定磁场级》PPT课件
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《恒定磁场》PPT课件
任何物质的分子都存在着圆形电流，称为分子电流。
nˆ
每个分子电流都相当于一个基本磁元体。
各基本磁元体的磁效应相叠加
永磁体
IN e
v
S
基本磁元体受磁场力作用而转向 2、磁场
磁化
图 4－ 4 分 子 电 流
运动的电荷在其周围空间激励出了磁场这种特殊的物质。
磁作用力都是通过磁场来传递的。
3、磁单极子 ①理论上预言存在，但是没有在实验中发现 ②即使存在也是极少的，不会影响现有的一般工程应用。
③洛仑兹力方程
Fq(EvB )
B 的单位： 在SI单位制中，为特斯拉（T） 高斯单位制中，为高斯（Gs )
1 特斯拉 ＝1 (牛顿·秒)/(库仑·米) 1 T＝104 Gs
5、磁感应线 ①磁感应线上任一点的切线方向为该点磁感应强度 B 的方向； ②通过垂直于的单位面积上的磁感应线的条数正比于该点 B 值的大小。
2、安培磁力定律符合牛顿第三定律
F21F12
二、毕奥----沙伐定律
1、电流回路的 B
将安培磁力定律改写为
写成微分形式
F21
l2I2dl240
l1
I1dl1R21
R231
dF21I2dl24 0
l1
I1dl1R21
R231
只与回路 l1 有关
而电流回路所受磁力可以归结为回路中运动电荷受力的结果
B
A
A
q
F
B
图4－11 磁聚焦
图4－12 磁镜
图4－13 磁瓶
三. 回旋加速器
回旋加速器的优点在于以不很高的振 荡电压对粒子不断加速而使其获极高 的动能。
设D形盒的半径为R0，则离子所能
恒定磁场ppt
恒定磁场研究的前沿进展
01
恒定磁场作为一种独特的物理场，具有无辐射、无污染、易于调控等优势，在 基础科学、应用科学和工程技术等领域具有广泛的应用前景。
02
近年来，研究者们在恒定磁场相关的物理、材料、生物医学等领域取得了许多 前沿进展，如在磁性材料研究方面，发现了多种新型磁性材料，提高了磁性材 料的性能和稳定性。
光学性质
恒定磁场可以影响物质的光学性质，如折射率、吸收光谱等。
恒定磁场对物质化学性质的影响
电子结构
恒定磁场可以影响物质的电子结构，从而影响化学键的形成 和断裂。
反应速率
恒定磁场可以影响化学反应速率，从而影响化学反应的能量 转换和物质转化。
04
恒定磁场的应用实例
恒定磁场在医学领域的应用
核磁共振成像（MRI）
恒定磁场的基本特征
恒定磁场是一种非均匀场，其 强度和方向随空间位置的变化
而变化。
恒定磁场具有旋度，因此不会 产生电场。
恒定磁场与电场不同，其强度 不与电流密度成正比，而是与 电流密度和磁导率成正比。
恒定磁场的应用场景
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ磁性材料制备
磁记录
利用恒定磁场可以控制磁性材料的磁性能参 数，如磁化强度、磁晶各向异性等，从而制 备高性能的磁性材料。
利用恒定磁场将人体中的氢原子磁化，通过检测这些原子核产生的信号，生 成人体内部的高分辨率图像。
磁分离技术
恒定磁场可用于分离血液中的肿瘤细胞、细菌等有害物质，提高疾病诊断和 治疗的准确性。
恒定磁场在材料科学领域的应用
磁性材料制造
恒定磁场可以用于制造高性能的磁性材料，如稀土永磁材料、铁氧体材料等。
磁记录
未来，恒定磁场的研究和应用将会有更多的创新和发 展，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
大学物理恒定磁场PPT
磁场对通电导线的作用力
总结词
运动电荷在磁场中会受到洛伦兹力的作用，该力的大小与电荷的速度、电荷量以及磁场强度成正比。
详细描述
当电荷在磁场中运动时，电荷受到洛伦兹力的作用。洛伦兹力的大小与电荷的速度、电荷量以及磁场强度成正比，其方向由洛伦兹力公式确定。洛伦兹力在电场和磁场同时存在的情况下，会对电荷的运动轨迹产生影响。
总结词
磁通计、磁强计、铁磁物质、测量仪器等。
实验材料
将铁磁物质置于磁场中，使用磁通计和磁强计测量磁场的磁感应强度和磁场线分布。
实验步骤
通过测量数据可以得出磁场的分布情况，验证磁场的基本性质，如磁场线的闭合性、磁场的矢量性等。
实验结果
磁场的测量与观察实验
THANKS
感谢您的观看。
磁场可能改变数据存储介质中的信息，造成数据丢失或损坏。
磁场防护技术
为保护电子设备免受磁场干扰，需要采取相应的磁场防护技术。
磁场对电子设备的影响
利用磁感应强度传感器、磁通量计等设备，测量磁场的大小、方向和分布情况。
磁场测量技术
通过改变磁场源的电流、电压等参数，实现对磁场的控制和调节。
磁场控制技术
利用磁场在工业、医疗、军事等领域中实现各种应用，如磁悬浮技术、核磁共振成像等。
磁场对运动电荷的作用力
磁体在磁场中会受到磁力的作用，该力的大小与磁体的磁感应强度、磁体之间的距离以及磁体的体积成正比。
总结词
当两个磁体之间存在磁场时，它们之间会相互作用，产生磁力。磁力的大小与磁体的磁感应强度、磁体之间的距离以及磁体的体积成正比，其方向由库仑定律确定。磁力在磁场中起着重要的物理作用，如电磁感应、磁悬浮等。
在磁感应强度为B的磁场中，放入一个长度为L、面积为S的导体，当导体垂直于磁场方向放置时，导体受到的安培力F与B、L、S之间的关系为F=BIL。
电磁场之恒定磁场 ppt课件
抗磁体
引入磁场中感受轻微推斥力的物质。所有的 有机化合物和大部分无机化合物是抗磁体。
顺磁体
引入磁场中感受轻微吸引力拉向强磁场 的物质。铝和铜等金属是顺磁体。
铁磁体
引入磁场中感受到强吸引力的物质（所 受磁力是顺磁物质的5000倍）。铁和磁 铁矿等是铁磁体。
注意 抗磁体和顺磁体在磁场中所受的力很弱，统
称为非磁性物质，ppt课其件磁导率近似为0。
26
上页 下页
可以用原子模型来解释物质的磁性
1）磁偶极子 (magnetic dipole)
面积为dS的很小的载流回路，场 中任意点到回路中心的距离都远 大于回路的线性尺度。
磁偶极矩 m IdS Am2
( magnetic dipole moment )
2）媒质的磁化
原子的净磁矩为所有电 子的轨道磁矩和自旋磁 矩所组成。
ppt课件
电子自 旋磁矩
轨道 磁矩
27
上页 下页
媒质中原子的净磁矩对外的效应相当于一个磁偶极子。
无外磁场作用时，媒质对外不显磁性，
n
mi
0
i 1
n
在外磁场作用下，磁偶极子发生旋转， mi 0
i 1
ppt课件
28
上页 下页
转矩为 Ti=mi×B ，旋转方向 使磁偶极矩方向与外磁场方向一 致或相反，对外呈现磁性，称为磁 化现象。
l
② 由 lB d l 0 I
斯托克斯定理 B dS 0 J dS
S
S
B μ0J
恒定磁场是 有旋场
上式两边取旋度 B μ0 J 0
表明安培环路定律反映了电流连续性原理。
物理讲义恒定磁场70页PPT
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
物理讲义恒定磁场
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
电磁学PPT课件：恒定磁场
,F
0 4
0
(v
//
B时)
Idl rˆ
r2
三、 B的计算：B-S定律——方法1
Idl r
•
P
3个模型：长直电流, 圆电流中心, 长直螺线管
B
B 0I
oI 4 ro
(cos
1
2a
cos
2
)
B 0I
2R
B 0nI
B
2(
x2
o IR2 R2 )3/
2
32
例7. 一长螺线管轴线上的磁场 B ?
路定律等式右边电流的代数和，并讨论： ⑴ 在各条闭合曲线上，各点的磁感应强度B
的量值是否相等？ 答：不等 ⑵ 在闭合曲线c上各点的B是否为零？为什
么？ 答：不为零
c
a
b
I2
I1
41
§8.4 利用安培环路定理求磁场的分布
条件： 1、对于所选取的回路，要能够保证 回路上每一点的磁感应强度大小 相等（或者有的地方等于零）。
2R
2
Eo 0
o
Eo 很复杂的表达式
21
例3 求如图所示载流导线在o点产生的磁感
应强度 Bo
AI
B
x2
O
x1
Bo B ABo BBCo BCDo BDAo
I
方向： 垂直ABCD组成的平面
D
C
与电流成右手螺旋
R
O
A
C
I B
ID
Bo BDCo BCA弧o BABo
方向：
22
DI
15
推论：
B
o 4
I ro
(cos
1
cos
第五-恒定磁场【共42张PPT】
B0 J
此式表明，真空中某点恒定磁场的磁感应强度的旋度等于该点的电流密度与真空 磁导率的乘积。
另外，由高斯定理获知
SBdSVBdV
那么，根据磁通连续性原理求得
VBdV0
由于此式处处成立，因此被积函数应为零，即
B0 此式表明，真空中恒定磁场的磁感应强度的散度处处为零。
综上所述，求得真空中恒定磁场方程的微分形式为
可见，无源区中磁感应强度B 是无旋的。
无
考虑到
，求得
关。为了计算方便起见，令所求的场 对于大多数媒质，磁化强度 M 与磁场强度 H 成正比，即
a 为物理无限小体积。
r - r' y 可见，矢量磁位 A 满足矢量泊松方程。
r' 当两者垂直时，受到的力矩最大。
e 点位于xz 平面，即 ' 在设小外电加流磁环场为四的根作长用度下为，l 的除电了流引元围起成电的子平进面方动框以，外电，流磁方' 向偶如极左子下的图示磁。矩方向朝着外加磁场方向转动。
例1 计算无限长的，电流为I 的线电流产生的磁感应强度。
z
dl
r′ r - r′
o
y
r e
x
I
解 取圆柱坐标系，如图示。令 z 轴沿电 流方向。 dl(rr)的方向为B 的方向。那 么，由图可见，这个叉积方向为圆柱坐标 中的 e 方向。因此，磁感应强度 B 的方 向为 e 方向，即
B Be
此式表明，磁场线是以 z 轴为圆心的一系列的同心圆。显然，此时磁场分布以 z 轴 对称，且与 无关。又因线电流为无限长，因此，场量一定与变量 z 无关，所 以，以线电流为圆心的磁场线上各点磁感应强度相等。因此，沿半径为r 的磁场线上 磁感应强度的环量为
第11章恒定磁场解读PPT课件
洛仑兹力：
➢ 洛仑兹力公式：FmqvB
➢ 洛仑兹力大小：
FqvBsin
v//B ， FF m in0
x
v B ， F F m a x q v B
17
例3：电流沿如图的导线流动(直线部分伸向
无限远)，求O点的磁感应强度。
①
O
I
②R
解：
I
I
③
➢ 导线可划分成三部分。
➢ 根据磁场的叠加原理： B B 1B 2B 3
18
➢ 第①部分：
➢ 由于O点在直导线的延长线上，所以：B1 0
➢ 第②部分： 是一个1/4 圆弧，在圆心O处的
磁感应强度的大小为：
B2
10I
4 2R
0I
8R
B2 的方向垂直于纸面向外。
19
➢ 第③部分：是一段直线电流，它在距导线为
R 的O点的磁感应强度大小为：
B34 0R Ico1sco2s4 0R Ico2scos4 0R I
B3 的方向垂直于纸面向外。
➢ 由于B2 与B3 同向，B1=0，所以：
B=B2B380 RI4 0R I
ΦmBS BScoθs
BS
S
en
B
28
（2）非均匀磁场通过给定面积 S 的磁通量：
dΦ mB•dSBcoθdsS
Φm SdΦm
SB•dS
SBcoθsdS
B
dS
B
s
29
11－7 带电粒子在磁场中运动
一、带电粒子在磁场中所受的力 二、带电粒子在磁场中运动举例
30
一、带电粒子在磁场中所受的力
B 的方向垂直于纸面向外。 20
（1） I
R o
恒定磁场讲义.ppt
天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。
磁性物质的分子中存在着“分子电流”，每个分子电流相 当于一个小磁针（称为“基元磁铁”），物质的磁性取定 于物质中分子电流的磁效应之总和。
§2 磁场 磁感应强度
一 磁 感 强 度 B的 定 义
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 子在磁场中沿磁场方向 运动时不受力；当带电 粒子沿垂直于磁场的方 向运动时受力最大。
放在磁体附近的载流导线或线圈会受到力 的作用而发生运动。
IN F
S
电流与电流之间存在相互作用
-
-
+-
I
I
++
I
I
-
+
磁场对运动电荷的作用
电子束
S
+
N
二、物质磁性的电本质
电荷的运动是一切磁现象的根源，即磁性来自于 运动电荷。
运动电荷 磁场
磁场 对运动电荷有磁力作用
安培指出（安培分子电流假说（1822年） ）：
磁极(pole)：磁性最强的区域， 分磁北极N和磁南极S。
S
N
磁极不能单独存在。
磁力(magnetic force)：磁极间存在相互作用，同号 相斥，异号相吸。
11.5
磁偏角
地球是一个巨大的 永磁体。
2. 电流的磁效应
奥斯特实验（1819年）
在载流导线附近的小磁针会发生偏转
I N
S
1820年安培的发现
例 判断下列各点磁感强度的方向和大小.
1
8
2
×
7
Idl × 3
R
6
×
4
dB
5
(优质)大学物理恒定磁场PPTPPT课件
线方向为该点磁感应强度的方向，其大小为通过与B垂
直的单位面积上的磁感应线的条数。
B
I
I
I
I
S
N
磁感线的特点：
（1）任何两条磁感线不会相交； 电场线的特点： （2）磁感线是无头无尾的闭合曲线；（1）两条不会相交； （3）B 大的地方，磁感线较密。 （2）非闭合曲线；
二、磁通量 磁场的高斯定理
静电场
两端连线的夹角分别为1和2 。求P点的磁场。
z
D 2
解
dz r
z
I
x o r0
C 1
dB
*
P
y
dB方向均沿 x
轴的负方向
z
D 2
dz r
z
I
x o r0 C 1
dB
*P y
1、有限长载流长直导线的磁场
的方向沿 x 轴负方向
2、半无限长载流长直导线的磁场
BP
=
μ0 I 4 π r0
I
3、半无限长载流直导线的磁场：
I I/
o
I/
例2：一正方形载流线圈边长为 b,通有电流为 I，求正 方形中心的磁感应强度 B。
解：o 点的 B 是由四条载流边分别产 生的，它们大小、方向相同，
B= B1+ B2+ B3+B4 =4B1
1
4
,
2
3
4
I
B
4
0 I 4b / 2
cos
4
cos
3
4
2 20I b
例3：两个相同及共轴的圆线圈，半径为0.1m，每一线
例2、在真空中，有一半径为 的载流导线，通过的 电流为 ，试求通过圆心并垂直于圆形导线平面的轴 线上任意点 的磁感应强度
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B dl
L
L (B1 B2 Bn ) dl
0 I
L内
即
B dl
L
0 I
L内
——安培环路定律
即磁场是非保守场
§7-6 安培环路定理
讨论：
Bdl L
0 I
L内
(1)电流流向与积分路径绕行方 I1 向满足右手螺旋法则时，电流
I2
为正，相反时为负
(2) I ：穿过积分回路的所有电
流的代数和
方向：正载流子运动方向
大小：通过垂直于载流子运动方向的单位面
积的电流强度
j dI
dS
dI
jdS
jdS cos
j dS
通过导体截面S I j dS S
dS
I
n
dS dS
j
§7-1 恒定电流的基本概念
通过dS的电流 dI qnvdS
j dI qnv
对正载流子
j
qnv
dS
对电子
j
N
I
A
N
S
B 电流可对磁针施
S
加作用力
§7-3 磁场 磁感强
实验二(安培)
N
F
I
S
I
N
S
磁铁会对电流 施加作用力
§7-3 磁场 磁感强
实验三(安培)
相互吸引
相互排斥
§7-3 磁场 磁感强
载流导线之间有相互作用力
§7-3 磁场 磁感强
2. 安培分子电流假说
• 安培分子电流观点：物质的每个分子都存 在着回路电流——分子电流
L EK dl
——非静电场是一个非保守性场 讨论： • 电动势和电势是两个不同的物理量
电动势：与非静电力的功相联系 电势：与静电力的功相联系
§7-2 电源 电动势
§7-3 磁 场 磁感强度
一、磁现象 人们发现磁现象有2500多年 《吕氏春秋》:“慈石召铁”
—ห้องสมุดไป่ตู้磁石吸铁性质 《韩非子·有度》：“司南”
分子电流作定向排列，则宏观上就会显现出 磁性来
SN
N
S
结论：磁现象的本源是电荷的运动
§7-3 磁场 磁感强
三、磁场 • 磁作用通过磁场进行
磁铁 磁场 电流
运动电荷 磁场 (电流)
磁铁 电流
运动电荷 (电流)
§7-3 磁场 磁感强
讨论： (1)无论电荷静止还是运动，都会激发电场，
所以电荷间都存在库仑作用 (2)运动的电荷才会激发磁场，即只有运动电
§7-5 磁通量 磁场的高斯定理
2. 高斯定理
磁通量：通过某一曲面的磁感
线数
dS
dB BdSBdS cos B dS
B
B dS
S
单位：韦伯(Wb)
磁感线闭合 ，对闭合曲面S
SB dS 0 ——磁场的高斯定理
磁场是无源场
n B
S B
§7-5 磁通量 磁场的高斯定理
§7-6 安培环路定理
§7-1 恒定电流的基本概念
二、电流强度
电流强度：单位时间内通过某截面的电量
I q t
电流随时间变化，则
i
lim
q
dq(t)
t0 t dt
I
设电荷数密度为n，定向运动平均速率为v
dt时间内通过截面积S的电量 dq qnvSdt i dq qnvS
dt
§7-1 恒定电流的基本概念
三、电流密度矢量
Bdl
L
L B (dl// dl )
L Bdl//
2 0
0I 2r
rd
0
I
(3)围绕 I 的任意回路 L
线元分解：可证有同样 的结果
I
L
dl
dl
B 0I 2r
dl// dl
dl
§7-6 安培环路定理
(4)闭合回路L不围绕电流 I
B2 dl2 B2dl2 cos2
I
B2r2d
dl
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
§7-5 磁通量 磁场的高斯定理
磁场的高斯定理 1.磁感线(磁力线)
Ba
Bb
(1)方向：曲线上任一点的 切线方向
a
(2)大小：与B 垂直的单位
b
B
面积磁感线数(数密度)
§7-5 磁通量 磁场的高斯定理
与电场线的区别：磁感线是一系列围绕电流、 首尾相接的闭合曲线
§7-1 恒定电流的基本概念
• 恒定电流：通过任一导体截面的电流强度
不随时间变化的电流
一、电流的形成
电流：大量带电粒子 I
的定向运动
E
形成电流的带电粒子统称为载流子
§7-1 恒定电流的基本概念
• 传导电流形成的条件： (1) 须有可以移动的电荷 (2) 两端有电势差，即电压 • 电流方向：正电荷定向运动的方向 • 电流是标量，其方向只是指流向而已
讨论： (1)圆心处，x =0
B0
0I
2R
B
0 IR 2
2(R2
x2
)
3 2
X>>R?
(2)定义
m ISen
——载流线圈的磁矩
载流圆导线的磁矩
m B
ISen
IR
2en
0m
2
(R2
x2
3
)2
IR
n
0
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
[的例B3。]试设求螺一线载管流的直半螺径线为管R轴，线单上位任长一度点上绕P 有 n 匝线圈，通有电流 I。
dQ dl Q Rd Q d
R x
O
R
• 转动形成的电流
dI
dQ
2
dQ
Q 2 2
d
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
该圆电流在O点产生的磁场
B
0R2I
2(R2 x2 )3
2
dB
0r 2dI
2(r2 x2 )3
2
0 Q 4 2
(r2
r2 x2)3
2
d
r2 x2 R2 r Rsin
dl r
B dB 0I ra dx
2a r x
0I ln r a 2a r
方向垂直于纸面向外
Pr
Ox
dB 0I dx 2a x
a
I
I'
x
dx
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
[例5]半径为R的半圆孤线，均匀带电Q，以
匀处角的B 速度绕对称轴转动，求半圆孤线圆心 O
解：任取一线元dl
dl r
带电量为
[求例与1导]有线一相长距为为La的的载P流点直处导的线，。B通有电流为I，
a I
l
r
2 P
1
解：任取一电流元，它在P点
的d磁B感 强40度Idlr2
r
0
方向垂直于纸面向内
每个电流元在P点的磁场方向相同
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
B dB 0 Idl sin
L
L 4 r 2
I
2
荷之间才存在磁的相互作用
§7-3 磁场 磁感强
四、磁感应强度
运动的试探电荷 实验结论： （1）磁力大小与试探电荷运动方向有关， 磁力方向总是和试 探电荷运动方向垂直。
§7-3 磁场 磁感强度
（2）运动试探电荷沿磁场中某一特定方 向运动时，磁力为零
磁感应强度B的 方向
B
+q
v
Fm
（3）如果电荷沿与磁场方向垂直的方向
r a
cos
l
r
2 P
l a tan dl asec2 d
a 1
B 0I 2 cos d
4a 1
0I 4a
(sin
2
sin
1)
dB
0 4
Idl
r
0
r2
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
讨论：
(1)角 从垂线向上转(沿 I 流向) I
取正值，从垂线向下转(沿 I
反向)取负值
l
r
2 P
env
dS
i qnvS
I
某点处的电流密度只与该点的场强及该点处材料的 导电性质有关，与导体的形状、大小无关
§7-1 恒定电流的基本概念
§7-2电源 电动势
1. 电源
电容器放电过程：正电荷从A板 经导线移到B板，与B板上负
电荷中和
q q E
AB
——不能形成稳恒电流 电源：提供非静电力的装置
——将正电荷从低电势
LE dl 0
问题：
B dl ?
L
以长直电流为例：
I
(1) L：闭合磁感线
LBdl
Bdl
L
BLdl
B
2
r
0I ——与半径无关系
B
B 0I 2r
推论: 对以 I 为中心的不同半径圆形回路的
环流都等于 0I
§7-6 安培环路定理
(2) L：围绕 I 且在与导线垂
直平面内的任意闭合回路
环绕方向与 电流方向成 右手螺旋关
系。
磁感应线 电流
§7-3 磁场 磁感强
§7-4 毕奥－萨伐尔定律
一、d电B流 的40磁I场dlr(毕2 r奥0 －萨伐尔 定律B)
0 4
L
Idl
r2
r
0
dB
——毕奥－萨伐尔定律
对任意载流导线
B
dB
0
l 4
Idl
r
0
l r2
P
r
Idl
I
§7-4 毕奥-萨伐尔定律
由对称性可知，磁
场沿轴线方向