11-2磁场和磁感应强度1PPT课件

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磁现象与电现象有很多类似，在自然界有独 立存在的电荷，却至今没找到独立存在的磁荷， 即所谓“磁单极子”。
寻找“磁单极子”是当今科学界面临的重大 课题之一。
2. 一切磁性起源于电流
1820年奥斯特发现电流的磁效应后，人们才认识 到磁与电的密切联系；
同年，安培发现了磁铁对电流的作用；
1821年，安培发现了电流与电流之间也能发生 相互作用；
4
r132
d F12 r12
I2d l2
I1d l1
0 4 107T m A1 真空中的磁导率 9
d F12
0 4
I1I2d l2
(d l1 r12 ) r132
d F12
大小： dF12
0 4
I1 I 2 dl2 dl1 r122
sin1 sin 2 r12
1
1 是 I1d l1 与 r12 的夹角
电流元与电流元之间的相互作用力其大小与两 电流元的乘积成正比，与距离的平方成反比; 方 向：根据右手螺旋定则来判断
dF12
0 4
I2dl2 I1dl1 r122
sin 1
sin2
d F12
0 4
I2d l2 (I1d l1 r12 ) r132
0 I1I2d l2 (d l1 r12 )
r12o
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结论：1. 两平行电流元之间的相互作用大小相 等，方向相反，吸引；
2.两反平行电流元之间的相互作用大小相等， 方向相反，排斥。
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例题2 求一对相互垂直电流元之间的相互作用力
解： d F12 :
1 I1d l1 r12 0
d F12 0
I1d l1
d F21 :
1 I2 d l2
L2 15
F12 0
4
I1I2d l2 (d l1 r12 )
l1
r132
F 12
I2d l2
0 4
l1
I1(d l1 r12 ) r132
I2d l2
B
其中：
B 0 I1(d l1 r12 )
4 l1
r132
定义：B为载流回路在电流元 I2dl2处的磁感应强度
1
4 0
q1q2 r122
r12 r12
如果q1是源电荷，q2是试探电荷，则
F12
Байду номын сангаас
q2
1
4 0
q1 r122
r12 r12
q2 E
E
1
4 0
q1 r122
r12 r12
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2.磁感应强度矢量（ B ）
安培定律：电流元与电流元之间的相互作用
d F12
0 4
I1I2d l2
d. 非独立性
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§11-2 磁场和磁感应强度
一、磁现象 (magnetic phenomenon) 1. 磁极及其相互作用 2. 物质磁性的起源——安培分子电流假说
一切磁现象都起源于电流，一切物质的磁性都起 源于构成物质的分子中存在的环形电流。 二、安培定律
1. 电流元 Id l
2. 安培定律
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2. 安培定律
r21
2
2 d l1
n
2
r12
I2d l2
r21
×n
d
F 21
0 4
I1I2d l1
(dl2 r231
r21)
0 4
I1I2d l1 dl2 n r221
0 4
I1 I 2 dl1 r221
d l2
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二、磁感应强度 (magnetic induction)
1. 电场强度矢量 库仑定律
F12
r12
2
2 d l2
n
2
d F12
0 4
I1I2d l2
(d l1 r12 ) r132
0 4
I1I2d l2 dl1n r122
0 4
I1 I 2 dl2 dl1 r122
r21o
n
I1d l1
r12
I2d l2
d F 21 d F12
同理：
d F 21
0 4
I1I2dl2dl1 r221
(d l1 r12 ) r132
注意：在磁场中，电流元不独立存在，若把 I2d l 2
视为试探电流元，则 I2d l2 在I1d l1 所属的回路对
该电流元的作用力就是 I2d l 2所受回路L1的作用力
F12 0
4
I1I2d l2 (d l1 r12 ) I1dl1
l1
r132
L1
I2dl2
2 是 I2d l 2 与 I1d l1和r12所决定平面的夹角I1dl1
方向由右手螺旋定则来判断
I2d l2
I1d l1受I2d l 2的作用力
d F 21
0 4
I1I2d l1 (d l 2 r231
r 21)
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例题1 求一对平行电流元之间的相互作用力
解： d F12 :
1 I1d l1
4. 磁场的讨论方法 点电荷
库仑定律 电场强度
电流元 安培定律 磁感应强度
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二、安培定律
反映电流元与电流元之间的磁相互作用
1. 电流元
任意形状、大小的电流都是若干
I
个电流元组成的。
a. 电流强度与线元的乘积： Id l
Id l
b. 矢量性：电流元的方向为 d l 的方向
c. 与运动电荷等效 Idl dq dl vdq dt
分子电流相当于一个基元磁 体，其磁场在轴线上的方向 用右手定则来判断：
I
S
N
安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构 的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成 的，电子的绕核运动就形成了经典概念的电流。
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物质磁性起源不能完全用经典理论来描述。 量子理论表明，核外电子对磁性有一定的贡献， 但物质磁性的主要来源是电子的自旋磁矩，铁磁 物质的强烈磁性则与相邻原子间电子自旋磁矩的 交换作用有关。都不能用经典概念予以描述。
§11-2 磁场和磁感应强度
磁现象的发现比电现象早很多。东汉王充“司 南勺”，北宋沈括航海用指南针。
汉（公元前206－公元220年）。磁
勺是用天然磁体磨成，置于地盘中
心圆内，勺头为N，勺尾为S，静止
时，因地磁作用，勺尾指向南方。
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一、磁现象 (magnetic phenomenon) 1. 磁极及其相互作用 （1） 磁铁磁性最强区域称为磁极。磁铁指向北方的 磁极为磁北极或N极；指向南方的为磁南极或S极； （2）同号磁极互相排斥，异号磁极互相吸引； （3）磁铁可以被分解的很小，并且每个小磁铁 都具有N和S极，即磁极不能单独存在
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另外，运动的电荷也存在磁效应
上述实验表明，电流与电流之间，磁铁与电流 之间都存在力的作用，这种力称为磁力
同电荷周围有电场一样，磁铁和电流周围存在 磁场
磁铁 电流
磁场
磁铁 电流
磁力是通过磁场来传递的
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3. 物质磁性的起源——安培分子电流假说 （1822）
一切磁现象都起源于电流，一切物质的磁性都起 源于构成物质的分子中存在的环形电流。这种环形 电流称为分子电流。