大学物理第五版上册课件：第07章磁场磁感强度

II磁场&及其计算₪、产生：磁场如何产生？₪、定性：如何检测到磁场？₪、定量：磁场力大小如何计算？本节问题II磁场&及其计算一磁场1磁铁的磁场磁铁磁铁N、S极同时存在；同名磁极相斥，异名磁极相吸.SNSNNS磁场II磁场&及其计算2电流的磁场奥斯特实验电流3磁现象的起源运动电荷I磁场磁场II磁场&及其计算4磁现象的起源运动电荷磁场运动的相对性！II磁场&及其计算二磁感强度的测定B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某一特定方向运动时不受力，此方向与电荷无关.xyzo0F+v+vvvII磁场&及其计算带电粒子在磁场中沿其他方向运动时，垂直于与特定直线所组成的平面.Fv当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时受力最大.II磁场&及其计算FFFmax大小与无关vqFmaxv，qvqFmaxII磁场&及其计算磁感强度的定义BvqFBmaxB的方向:B的大小:maxFvmaxF正电荷垂直于特定直线运动时，受力与电荷速度的叉积方向：v+qvBmaxFII磁场&及其计算单位：特斯拉-1m)(AN1)T(1运动电荷在磁场中受力BqFv+qvBmaxFII磁场&及其计算如何测得电流周围B方向？如何测得电流周围B大小？II磁场&及其计算一毕奥－萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场)20sindπ4drlIB30dπ4drrlIB真空磁导率270AN10π4IP*lIdBdrlIdrBdII磁场&及其计算30dπ4drrlIBB任意载流导线在点P处的磁感强度IP*lIdBdrlIdrBd磁感强度叠加原理II磁场&及其计算例判断下列各点磁感强度的方向和大小.1、5点：0dB3、7点：20π4ddRlIB02045sinπ4ddRlIB2、4、6、8点：30dπ4drrlIB毕奥－萨伐尔定律12345678lIdR×××II磁场&及其计算例1载流长直导线的磁场.解20sindπ4drzIBCDrzIBB20sindπ4d二毕奥－萨伐尔定律应用举例方向均沿x轴的负方向BdyxzIPCDo0r*Bd1r2zzdII磁场&及其计算sin/,cot00rrrz20sin/ddrz21dsinπ400rIBCDrzIBB20sindπ4d)cos(cosπ42100rI的方向沿x轴负方向ByxzIPCDo0r*Bd1r2zzdII磁场&及其计算00π2rIBπ021)cos(cosπ42100rIB无限长载流长直导线yxzIPCDo12×BrIBPπ40π2π21半无限长载流长直导线II磁场&及其计算无限长载流长直导线的磁场IBrIBπ20IBX电流与磁感强度成右手螺旋关系II磁场&及其计算4、载流方线圈边长2a,通电流I,求：中心o处磁感应强度a解：O点B为四段有限长直载流导线产生的磁感应强度的叠加，方向相同。104BBaI02]sin[sinaI12044)sin(sinaIo00454544方向：⊙II磁场&及其计算例2圆形载流导线轴线上的磁场.xxRp*olId解sindBBBx222cosxRrrR20dπ4drlIB20dcosπ4drlIBxIBdr分析点P处磁场方向得：II磁场&及其计算20dcosπ4drlIBxlrlIB20dcosπ4RlrIRBπ2030dπ4xxRp*olIdIBdr2π02230d4πRIRBlxR（）II磁场&及其计算xxRp*oBrI讨论（1）若线圈有匝N203222NμIR2x+RB（）（2）0xRIB20（3）Rx30320π22xISBxIRB，II磁场&及其计算R(3)oIRIB200RIB400RIB800IRo(1)x0B推广×o(2)RI×II磁场&及其计算Ad(4)*dIBAπ401010200π444RIRIRIBoI2R1R(5)*II磁场&及其计算例7：一根无限长导线通有电流I，中部弯成圆弧形，如图所示。求圆心o点的磁感应强度B。RoIIabcd0120解：直线段ab在o点产生的磁场：030)30cos0(cos30sin400001RIB)231(20RI向里cd段：)180cos150(cos30sin400003RIB)231(20RIRIRIBcb6312002产生的磁场圆弧向里321BBBBRIRI6)231(00II磁场&及其计算例8：计算组合载流导体在o点的磁感应强度。解：o点B由三段载流导体产生。cdbcaboBBBB规定向里为正向，bcaboBBBRIRI44001140RIRabcdII磁场&及其计算IS三磁偶极矩neISmmne3202xIRBmISnen30π2exmB30π2xmB说明：的方向与圆电流的单位正法矢的方向相同.mneII磁场&及其计算2、在氢原子中，若视电子绕质子作半径为r、角速度为的匀速圆周运动求：电子的轨道磁矩pm解：e-e等效电流22erveTeILevreISm221矢量式Lmem2IvII磁场&及其计算如图所示，有一长为l，半径为R的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有电流I.设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度.例3载流直螺线管内部的磁场.PR××××××××××××××*II磁场&及其计算2/32220)(2RxIRB螺线管可看成圆形电流的组合2/32220d2dxRxInRBPR××××××××××××××*Oxx解由圆形电流磁场公式NnlII磁场&及其计算cotRx2222cscRxR212/32220d2dxxxRxRnIBBdcscd2RxR××××××××××××××*Ox1x2x12II磁场&及其计算21dcscdcsc233230RRnIB21dsin20nIR××××××××××××××*Ox1x2x12II磁场&及其计算120coscos2nIB讨论（1）P点位于管内轴线中点21π2222/2/cosRll21coscosR××××××××××××××x*P21II磁场&及其计算2/1220204/2cosRllnInIBnIB0Rl若R××××××××××××××x*P21II磁场&及其计算对于无限长的螺线管0π21，120coscos2nIB或由nIB0故R××××××××××××××x*P21II磁场&及其计算2/0nIB（2）半无限长螺线管的一端00.5π21，比较上述结果可以看出，半“无限长”螺线管轴线上端点的磁感强度只有管内轴线中点磁感强度的一半.R××××××××××××××x*P21II磁场&及其计算nI021xBnI0O下图给出长直螺线管内轴线上磁感强度的分布.从图可以看出，密绕载流长直螺线管内轴线中部附近的磁场完全可以视作均匀磁场.II磁场&及其计算四运动电荷的磁场30dπ4drrlIBvlqnSlSjlIddd30dπ4drrlqnSBvlnSNddSjldII磁场&及其计算+qr×BvvrBq适用条件cv30π4ddrrqNBBv运动电荷的磁场II磁场&及其计算例4假设氢原子的半径为0.53A，且电子绕荷作圆周运动；问原子中心磁场大小？分析：v？30π4ddrrqNBBvII磁场&及其计算例5半径为的带电薄圆盘的电荷面密度为，并以角速度绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，求圆盘中心的磁感强度.RRoII磁场&及其计算解法一运动电荷的磁场200dπ4drqBvrrqdπ2drvrBd2d02d2000RrBRRorrdII磁场&及其计算解法二圆电流的磁场rrrrIddπ2π2drrIBd22dd00B,0向外2d2000RrBR,0向内BRorrd