电磁学第五章
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电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
HUBEI NORMAL UNIVERSITY
§1. 前言 一、本章的基本内容及研究思路:
在静止电荷的周围存在着电场，如果电荷在运动， 那麽在它的周围就不仅有电场，而且还有磁场。不 随时间变化的磁场称为稳恒磁场，有时也称为“静 磁场”。稳恒电流激发的磁场就是一种稳恒磁场。 运动的电荷（或电流）要产生磁场，磁场又会对其 他的运动电荷（或电流）有作用力。本章就是从这 两个方面来研究磁场的。 各种矢量场在研究方法 上有类似之处，稳恒磁场的许多基本规律也与静电 场对应，可采用与静电场对比的方法研究稳恒磁场。 这样就容易掌握本章的基本内容，也有利于今后的 学习。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
HUBEI NORMAL UNIVERSITY
二、本章的基本要求：
1.深刻理解磁感应强度B的概念及物理意义； 2.毕奥—萨伐尔定律是本章的基本定律，要掌握其内 容，并能熟练应用该定律计算磁感应强度B； 3.理解稳恒磁场的两条基本定理,熟练应用安培环路定 理计算具有对称性分布的磁场； 4.正确理解并掌握安培定律和洛仑兹力公式，了解安 培力和洛仑兹力的关系。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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现在知道,人们最早发现的天然磁铁矿矿石的 化学成分是Fe3O4。近代制造人工磁铁是把铁磁物 质放在通有电流的线圈中去磁化，使之变成暂时 的或永久的磁铁。根据需要可以制成条形、针形、 蹄形等各种形状。
一块磁体上磁性特别强的区域，叫做磁极。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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三、本章思考题及作业题：
1.思考题： 339页—342页； 2.作业题： 5.3.11, 5.3.17, 5.5.5, 5.8.3, 5.8.4.
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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§2. 基本磁现象概述
Hale Waihona Puke Baidu
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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下面介绍几个这方面的实验：
1.奥斯特实验：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。
任何磁体都有两极：南极（S）和北极（N），若 将条形磁铁切断，无论切成几段，每一段都具有 一个北极和一个南极，其他的磁体也具有这个性 质，这表明磁体不存在独立的N极或S极，但是有 独立存在的正电荷或负电荷，这是磁极与电荷的 基本区别。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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这种具有磁南极或磁北极的粒子，叫做磁单极子， 但至今尚未观察到这种粒子]，实验表明：同名磁 极互相排斥；异名磁极互相吸引。 在历史上很长一段时期里，磁学和电学的研究一 直彼此独立地发展着，人们曾认为磁与电是两类 截然分开的现象。直至十九世纪初，一系列重要 的发现才打破了这个界限，使人们开始认识到电 与磁之间有着不可分割的联系。
磁铁之间的相互作用起源于“磁荷”之间的 相互作用，通过一系列实验，才逐步认识到“磁 荷是不存在的”。
截流螺线管的行为很象一块磁铁，启发物理 学家们提出这样的问题：磁铁和电流是否本源上 是一致的？法国科学家安培提出磁性起源的假 说—安培分子电流假说：组成磁铁的最小单元 （磁分子）就是环形电流。
电磁学
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磁铁 电流
磁场
磁铁 电流
二、物质磁性的起源—安培分子电流假说
由于磁极与电荷之间有某些类似之处，最初曾认为 磁极是“磁荷”集中的所在（称N极有“正磁荷”， S即由“负磁荷”），并认为磁性起源于“磁荷”，
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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第五章 稳恒电流的磁场
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安培认为，任何物质的分子都存在环形电流， 称为分子电流，分子电流产生的磁场在轴线上的方 向可以用右手定则来判断，每一个分子电流相当于 一个小磁体。当物质中的分子电流排列得毫无规则 时，他们的磁场互相抵消，整个物体不显磁性，但 是，在一定条件下，这些分子电流比较有规则的定 向排列起来，他们的磁场互相加强，整个物体就会 显示出磁性。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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）。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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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。
安培的分子电流的想法基本上是正确的，近代 物理学证实,分子电流是由原子中的各个电子自旋和 电子的轨道运动合成的结果。
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这样看来，上面的图示可简化为：
电流 磁场 电流
注意：无论电荷静止还是运动，它们之间都存在着 库仑相互作用，但是只有运动着的电荷之间才存在 着磁相互作用。
大量实验证明，电现象和磁现象存在相互联系。我 们知道，电的作用是“近距”的，磁极或电流之间 的相互作用也是这样的，不过它通过另外一种场— 磁场来传递的。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
下面我们用磁场的观点，可以把上述关于磁铁和 磁铁，磁铁和电流，以及电流和电流之间相互作 用的各个实验统一起来,概括成这样一个图示：
一、磁的基本现象
人类对磁现象的认识是很早的，最早发现的 磁现象是天然磁石吸铁的现象，我国远在春秋战 国时期（公元前六、七世纪）的古书中已有记载， 我国古代的“磁石”写作“慈石”，意思是“石 铁之母也。以有慈石，故能引其子”。我国河北 省的磁县（古时称磁州和慈州），就是因为附近 盛产天然磁石而得名。指南针是我国古代的伟大 发明之一，对世界文明的发展有重大影响。
第五章 稳恒电流的磁场
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§1. 前言 一、本章的基本内容及研究思路:
在静止电荷的周围存在着电场，如果电荷在运动， 那麽在它的周围就不仅有电场，而且还有磁场。不 随时间变化的磁场称为稳恒磁场，有时也称为“静 磁场”。稳恒电流激发的磁场就是一种稳恒磁场。 运动的电荷（或电流）要产生磁场，磁场又会对其 他的运动电荷（或电流）有作用力。本章就是从这 两个方面来研究磁场的。 各种矢量场在研究方法 上有类似之处，稳恒磁场的许多基本规律也与静电 场对应，可采用与静电场对比的方法研究稳恒磁场。 这样就容易掌握本章的基本内容，也有利于今后的 学习。
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二、本章的基本要求：
1.深刻理解磁感应强度B的概念及物理意义； 2.毕奥—萨伐尔定律是本章的基本定律，要掌握其内 容，并能熟练应用该定律计算磁感应强度B； 3.理解稳恒磁场的两条基本定理,熟练应用安培环路定 理计算具有对称性分布的磁场； 4.正确理解并掌握安培定律和洛仑兹力公式，了解安 培力和洛仑兹力的关系。
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现在知道,人们最早发现的天然磁铁矿矿石的 化学成分是Fe3O4。近代制造人工磁铁是把铁磁物 质放在通有电流的线圈中去磁化，使之变成暂时 的或永久的磁铁。根据需要可以制成条形、针形、 蹄形等各种形状。
一块磁体上磁性特别强的区域，叫做磁极。
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三、本章思考题及作业题：
1.思考题： 339页—342页； 2.作业题： 5.3.11, 5.3.17, 5.5.5, 5.8.3, 5.8.4.
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§2. 基本磁现象概述
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下面介绍几个这方面的实验：
1.奥斯特实验：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。
任何磁体都有两极：南极（S）和北极（N），若 将条形磁铁切断，无论切成几段，每一段都具有 一个北极和一个南极，其他的磁体也具有这个性 质，这表明磁体不存在独立的N极或S极，但是有 独立存在的正电荷或负电荷，这是磁极与电荷的 基本区别。
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这种具有磁南极或磁北极的粒子，叫做磁单极子， 但至今尚未观察到这种粒子]，实验表明：同名磁 极互相排斥；异名磁极互相吸引。 在历史上很长一段时期里，磁学和电学的研究一 直彼此独立地发展着，人们曾认为磁与电是两类 截然分开的现象。直至十九世纪初，一系列重要 的发现才打破了这个界限，使人们开始认识到电 与磁之间有着不可分割的联系。
磁铁之间的相互作用起源于“磁荷”之间的 相互作用，通过一系列实验，才逐步认识到“磁 荷是不存在的”。
截流螺线管的行为很象一块磁铁，启发物理 学家们提出这样的问题：磁铁和电流是否本源上 是一致的？法国科学家安培提出磁性起源的假 说—安培分子电流假说：组成磁铁的最小单元 （磁分子）就是环形电流。
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磁铁 电流
磁场
磁铁 电流
二、物质磁性的起源—安培分子电流假说
由于磁极与电荷之间有某些类似之处，最初曾认为 磁极是“磁荷”集中的所在（称N极有“正磁荷”， S即由“负磁荷”），并认为磁性起源于“磁荷”，
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第五章 稳恒电流的磁场
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安培认为，任何物质的分子都存在环形电流， 称为分子电流，分子电流产生的磁场在轴线上的方 向可以用右手定则来判断，每一个分子电流相当于 一个小磁体。当物质中的分子电流排列得毫无规则 时，他们的磁场互相抵消，整个物体不显磁性，但 是，在一定条件下，这些分子电流比较有规则的定 向排列起来，他们的磁场互相加强，整个物体就会 显示出磁性。
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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）。
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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。
安培的分子电流的想法基本上是正确的，近代 物理学证实,分子电流是由原子中的各个电子自旋和 电子的轨道运动合成的结果。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
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这样看来，上面的图示可简化为：
电流 磁场 电流
注意：无论电荷静止还是运动，它们之间都存在着 库仑相互作用，但是只有运动着的电荷之间才存在 着磁相互作用。
大量实验证明，电现象和磁现象存在相互联系。我 们知道，电的作用是“近距”的，磁极或电流之间 的相互作用也是这样的，不过它通过另外一种场— 磁场来传递的。
电磁学
第五章 稳恒电流的磁场
下面我们用磁场的观点，可以把上述关于磁铁和 磁铁，磁铁和电流，以及电流和电流之间相互作 用的各个实验统一起来,概括成这样一个图示：
一、磁的基本现象
人类对磁现象的认识是很早的，最早发现的 磁现象是天然磁石吸铁的现象，我国远在春秋战 国时期（公元前六、七世纪）的古书中已有记载， 我国古代的“磁石”写作“慈石”，意思是“石 铁之母也。以有慈石，故能引其子”。我国河北 省的磁县（古时称磁州和慈州），就是因为附近 盛产天然磁石而得名。指南针是我国古代的伟大 发明之一，对世界文明的发展有重大影响。