广东海洋大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）lesson33 磁场的基本概念，毕奥－萨伐尔定律

海大理学院表学裸件 大学物理学电子教案 磁场的基本概念，毕奥-萨伐尔定律 绪言 11一1磁场磁感应强度 11一2毕奥一萨伐尔定律

大学物理学电子教案 海大理学院教学课件 磁场的基本概念，毕奥－萨伐尔定律 绪言 11－1 磁场 磁感应强度 11－2 毕奥－萨伐尔定律

第十一章 稳恒磁场 静止电荷 静电场 运动电荷 电场、磁场 •稳恒电流产生的磁场不随时间变化—稳恒磁场 内容： •描述磁场的基本物理量—磁感应强度 •电流磁场的基本方程 Biot-savart定律 磁场性质的基本方程一高斯定理与安培环路定理 磁场对电流与运动电荷的作用一Lorentz力、Ampere力

•静止电荷——静电场 •运动电荷——电场、磁场 •稳恒电流产生的磁场不随时间变化——稳恒磁场 第十一章 稳恒磁场 内容： •描述磁场的基本物理量——磁感应强度 •电流磁场的基本方程——Biot-savart定律 •磁场性质的基本方程——高斯定理与安培环路定理 •磁场对电流与运动电荷的作用——Lorentz力、Ampere力

磁现象及其规律 磁性 天然磁石成人工磁铁吸收铁(Fe), 钴(Co),镍ND的性质。 磁体 一具有磁性的物体 永久磁体 一长期保持磁性 的物体 磁极 条形磁铁两端磁性最强的部分 在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时 总是指向南北方向的，分别称为磁铁的两极 (N、S)。 不存在磁单极 磁力—磁体之间的相互作用，同极相斥，异 极相吸

一、磁现象及其规律 磁性 天然磁石成人工磁铁吸收铁(Fe)， 钴( Co)，镍(Ni)的性质。 磁体——具有磁性的物体 永久磁体——长期保持磁性 的物体 磁极 条形磁铁两端磁性最强的部分 在水平面内自由转动的条形磁铁，在平衡时 总是指向南北方向的，分别称为磁铁的两极 （N、S）。 不存在磁单极 磁力——磁体之间的相互作用，同极相斥，异 极相吸

二、 电流的磁效应 ·电流的磁效应 •磁针和磁针 ·磁铁与载流导 志同道合 线的相互作用 电束链荧光屏 未加磁场时的 电子轨态 极 奥斯特(Hans Christan 0 ersted,1777-1851) 丹麦物理学家，发现了 •在磁场中运动的 •载流导线与载流 电流对磁针的作用，从 电荷受到的磁力 导线的相互作用 而导致了19世纪中叶电 磁理论的统一和发展

•磁针和磁针 I I 二、电流的磁效应 •载流导线与载流 导线的相互作用 •在磁场中运动的 电荷受到的磁力 •磁铁与载流导 线的相互作用 I S N S N S N •电流的磁效应 奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851） 丹麦物理学家，发现了 电流对磁针的作用，从 而导致了19世纪中叶电 磁理论的统一和发展。 志同道合

小结 运动电荷还要激发磁场； •运动的电荷在电磁场中将受 到磁场力的作用； ·一切磁现象起源于电荷的运 动，磁场力就是运动电荷之 间的一种相互作用力

•运动电荷还要激发磁场； •运动的电荷在电磁场中将受 到磁场力的作用； •一切磁现象起源于电荷的运 动，磁场力就是运动电荷之 间的一种相互作用力。 小结

11-1磁场磁感应强度 磁场 1、概念 在运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质。 2、磁场的特性 ·磁场对磁体、运动电荷或 电流磁 二电流 载流导线有磁场力的作用； 运动电荷 运动电荷 •载流导线在磁场中运动时， 磁场力要作功— 磁场具有 磁铁 场 磁铁 能量

11-1 磁场 磁感应强度 在运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质。 1、概念 •磁场对磁体、运动电荷或 载流导线有磁场力的作用； •载流导线在磁场中运动时， 磁场力要作功——磁场具有 能量。 2、磁场的特性 一、磁场 运动电荷 磁 铁 电 流 电 流 运动电荷 磁 铁 磁 场

二、磁感应强度 1、引入 需要一个既具有大小又有方向的物 理量来定量描述磁场。 2、实验：运动电荷在磁场中的受力情况 •磁场力F与运动电荷的电量，和速度v以及电荷 B 的运动方向有关，且垂直于速度的方向。 •在磁场中的任一点存在一个特殊的方 向，当电荷沿此方向或其反方向运动 时所受的磁场力为零。 •在磁场中的任一点，当电荷沿与上述方 向垂直的方向运动时，电荷所受到的磁 场力最大（计为Fmax)，F,max/v是与q、 无关的确定值

二、磁感应强度 1、引入 需要一个既具有大小又有方向的物 理量来定量描述磁场。 2、实验：运动电荷在磁场中的受力情况 – + Fm v B  = 0 Fm  V  q •磁场力F与运动电荷的电量q和速度v以及电荷 的运动方向有关，且垂直于速度的方向。 •在磁场中的任一点存在一个特殊的方 向，当电荷沿此方向或其反方向运动 时所受的磁场力为零。 •在磁场中的任一点，当电荷沿与上述方 向垂直的方向运动时，电荷所受到的磁 场力最大（计为Fmax），Fmax /qv是与q、 v无关的确定值。  F  v  B   q

3、磁感应强度的定义 ,磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax/qy ·反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征 定义矢量函数B,规定它的大小为 B= max 方向为放在该点的小磁针平衡时N极的指向—磁感应 强度。 4、单位 •特斯拉T Tesla

3、磁感应强度的定义 •磁场中任一点都存在一个特殊的方向和确定的比值Fmax /qv •反映了磁场在该点的方向特征和强弱特征 •定义矢量函数B，规定它的大小为 qv F B max = 4、单位 •特斯拉 T Tesla 方向为放在该点的小磁针平衡时N极的指向——磁感应 强度。 q •  B v Fm

11·2毕奥-萨伐尔定律 毕奥-萨伐尔定律 1、引入 dq-→dE→E Idl→dB→B dB 毕奥一萨伐尔根据电流磁作用的实验 结果分析得出，电流元产生磁场的规 dB 律称为毕奥一萨伐尔定律。 2、内容 电流元Id在空间P点产生的磁场B为： Idi dB=Ho Idl x dB= 4,Idl× 4π 3 4π 2 4=4π×10-7N·A2称为真空磁导率

11－2 毕奥－萨伐尔定律 一、毕奥－萨伐尔定律 1、引入 dq→dE→E Idl→dB→B 2、内容 电流元Idl在空间P点产生的磁场B为： 3 0 4 r Idl r dB     =   称为真空磁导率 7 2 0 4 10− −  =   N  A 2 0 0 4 r Idl r dB     =   r  dB  Idl  毕奥－萨伐尔根据电流磁作用的实验 结果分析得出，电流元产生磁场的规 律称为毕奥－萨伐尔定律。 I Idl   r   dB  P

3、叠加原理 dB 任一电流产生的磁场 3 4、说明 该定律是在实验的基础上抽象出来的，不能由实验直接证明， 但是由该定律出发得出的一些结果，却能很好地与实验符合。 电流元Idl的方向即为电流的方向； dB的方向由Idl确定，即用右手螺旋法则确定； ·毕奥一萨伐尔定律是求解电流磁场的基本公式，利用该定律， 原则上可以求解任何稳恒载流导线产生的磁感应强度

3、 叠加原理 任一电流产生的磁场    = = 3 0 4 r Idl r B dB       r  Idl  dB  P 4、说明 •该定律是在实验的基础上抽象出来的，不能由实验直接证明， 但是由该定律出发得出的一些结果，却能很好地与实验符合。 •电流元Idl 的方向即为电流的方向； •dB的方向由Idl确定，即用右手螺旋法则确定； •毕奥－萨伐尔定律是求解电流磁场的基本公式，利用该定律， 原则上可以求解任何稳恒载流导线产生的磁感应强度