磁感应强度--磁场的高斯定理.

1第三节磁感应强度磁场的高斯定理◆学习方法：对比电场（第八章）学习磁场静电荷运动电荷稳恒电流静电场稳恒磁场电场磁场学习方法：类比法2一、磁现象及其本质SNSNISN同极相斥异极相吸电流的磁效应1819年奥斯特天然磁石磁现象：1、天然磁体周围有磁场；2、通电导线周围有磁场；3、电子束周围有磁场。表现为：使小磁针偏转表现为：相互吸引排斥偏转等4、通电线能使小磁针偏转；5、磁体的磁场能给通电线以力的作用；6、通电导线之间有力的作用；7、磁体的磁场能给通电线圈以力矩作用；8、通电线圈之间有力的作用；9、天然磁体能使电子束偏转。4三、安培的分子电流假说（1822年）1.物质的分子中存在回路电流，称分子电流，相当于基元磁铁.（让右手四指弯曲、指尖指向分子回路电流方向，则大拇指的方向为基元磁铁的N极，相反方向为S极）∵回路电流总有两面，∴N极、S极不能分离.2.物体一般不显磁性是因为分子电流的方向杂乱无章，磁铁有磁性是因为分子电流的方向较一致.与现代认识一致：分子电流来源于电子绕核的转动和自旋.INS5★磁单极子问题近代理论认为可能有单独的N极、S极存在，称磁单极子.（类似正、负电荷）61.磁场（电磁场的又一侧面）——运动电荷在其周围空间产生的一种特殊物质.（对比电场：电荷在其周围空间产生的一种物质）2.磁感应强度——描述磁场的基本物理量，地位同电场强度，也是矢量.磁感应强度的定义可用多种方法，本书用磁场对运动电荷的作用来定义.二、磁感应强度B电流（或磁铁）磁场电流（或磁铁）7●磁感应强度的定义将一运动试探电荷以同一速率沿不同方向通过磁场中某点P时，我们发现：①电荷受到的磁力的大小是不同的，但方向总是与电荷运动的方向垂直；②在P点处存在一个特殊的方向，当电荷沿这个方向运动时，磁力为零，显然这个方向与运动试探电荷无关，它反映了磁场本身的一个性质.我们就将此方向定义为磁场即磁感应强度的方向，这也正是小磁针的N极所指的方向。磁感应强度的方向：8●磁感应强度的大小③如果电荷沿着与磁场方向垂直的方向运动时，所受到的磁力Fm最大，而且这个最大磁力正比于运动试探电荷的速率v，也正比于其所带的电荷量q，但比值却在该点具有确定的量值而与运动试探电荷的q、v的大小无关.由此可见，反映了该点磁场的性质.所以，我们就定义磁场中某点的磁感应强度的大小为qvFBmqvFmqvFm（10-15）●磁感应强度的单位：特斯拉（T）：1T=1N∙A-1∙m-1太大，有时用高斯（Gs）：1T=104Gs9三、磁感（应）线磁通量（一）磁感（应）线（B线）——磁场的形象表示1.规定（与电场线类似）①方向：线上任一点的切线方向即该点磁感应强度的方向（在线上画出箭头表示指向）.②疏密：通过磁场中某点处垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线的条数，与该点的大小成正比（密强疏弱）.典型载流导体的磁感线图见299页（人为画出的或想象的，但磁场中铁屑的图案近似磁感线图）BB10(a)直电流112.磁感线的特点：①闭合：磁感线是环绕电流的无头无尾的闭合曲线——磁场是涡旋场（无源场）（注：磁铁外部的磁感线由磁铁的N极到S极，而磁铁内部的磁感线由磁铁的S极到N极，所以仍是闭合的。若存在磁单极子则还有不闭合的磁感线——起自N极子、终止于S极子）②磁感线的绕行方向与电流方向成右手螺旋关系.NS12（二）磁通量1.定义：通过一给定曲面的总磁感线数。用Φ或Φm表示.（电通量用Φe表示）2.计算：对比：通过任一曲面S的电通量类似地，通过任一曲面S的磁通量注意：只有匀强磁场、平面，才有：Φm=BcosθS若又有匀强磁场垂直平面，才有：Φm=BS3.单位：韦伯（Wb）1Wb=1T·m2所以1T=1Wb/m2(10-16)SSedSESdEΦcosSSdSBSdBΦcosSθθnDBθSnBSd13四、磁场的高斯定理由于对任一闭合曲面，因为规定面积元的方向均向外，所以向外的磁通量（θ为锐角）为正，向里的磁通量（θ为钝角）为负.又因为磁感线是闭合曲线，穿入闭合曲面的磁感线肯定还要穿出闭合曲面，所以磁通量正负相抵，有：即通过任一闭合曲面的磁通量为零，这就是磁场的高斯定理.磁场的高斯定理表明了磁场的一个重要特性，即磁场是涡旋场（无源场）.（而电场是有源场）0cosSSSdBdSBΦ内qSdEΦSe01静电场的高斯定理：(10-17)SdSSdSBSdBΦcos14本节内容小结1.磁场SSdSBSdBΦcos运动电荷磁场运动电荷磁感应强度的方向：当电荷沿这个方向运动时磁力为零2.磁感应强度的定义（大小的定义略）3.磁感线的特点：环绕电流的无头无尾的闭合曲线4.磁通量5.磁场的高斯定理0cosSSSdBdSBΦ表明磁场的一个重要特性：磁场是涡旋场（无源场）课后思考及作业阅读：P300—304思考：思考题10-1、10-2、10-4、10-6、10-10作业：习题10-4、10-5、10-6