《电磁场》课程教学课件（PPT讲稿，电磁场与电磁波）第三章 恒定磁场

第三 恒定嫩场 第三章恒定磁场 Steady Magnetic Field 重点： 1.磁感应强度、磁通、磁化、磁场强度的概念 2.恒定磁场的基本方程和分界面衔接条件 3.磁位及其边值问题 4.电感、能量与力的计算 下页

第 三 章 恒定磁场 第三章 恒定磁场 Steady Magnetic Field 下 页 4.电感、能量与力的计算 l 重点： 2.恒定磁场的基本方程和分界面衔接条件 1.磁感应强度、磁通、磁化、磁场强度的概念 3.磁位及其边值问题

第三 恒定嫩场 3.0引言 Introduction 1.研究磁场的意义 。客观意义 磁现象是客观存在，是我们了解 和认识自然不可缺少的一部分。 ■理论意义导体中有电流，在导体内部和它周 围的媒质中就不仅有电场还有磁场，磁的本质是 动电现象，仅研究电场是不全面的。 工程意义许多工程问题与电流的磁效应有 关，需要知道磁场分布、磁力、电感的大小。 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 Introduction 3.0 引言 客观意义 上 页 下 页 1. 研究磁场的意义 磁现象是客观存在，是我们了解 和认识自然不可缺少的一部分。 理 论 意 义 导体中有电流，在导体内部和它周 围的媒质中就不仅有电场还有磁场，磁的本质是 动电现象，仅研究电场是不全面的。 工 程 意 义 许多工程问题与电流的磁效应有 关，需要知道磁场分布、磁力、电感的大小

第三 恒定嫩场 力学性质 其他性质 声学性质 磁力效应 其他磁效应 磁声效应 磁效应 磁热效应 磁光效应 磁电效应 光学性质 热学性质 电学性质 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 磁效应 热学性质 其他性质 电学性质 光学性质 声学性质 力学性质 磁力效应 其他磁效应 磁声效应 磁电效应 磁热效应 磁光效应 上 页 下 页

第三 恒定嫩场 微波 力学 原子核 电子学 物理学 徽波磁学 磁流体力学 原子核磁学 基本粒子 电子学 物理学 磁电子学 基本粒子磁学 磁学 岩石磁学 磁化学 岩石学 化学 生物磁学 地球磁学 天体磁学 生物学 地球 物理学 天文学 上页下页

第 三 章 恒定磁场 上 页 下 页

恒定做场 恒定磁场 当导体中通有恒定电流时，在空间产生不随时 间变化的磁场，称为恒定磁场。 研究恒定磁场的方法 分析恒定电流产生的恒定磁场与分析静止电荷 产生的静电场，在思路和方法上有许多共同之处， 可以采用类比的方法。但由于磁是动电现象，因此 与静电场又有本质的不同，有其本身的特点，在学 习中必须掌握这些特点。 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 当导体中通有恒定电流时，在空间产生不随时 间变化的磁场，称为恒定磁场。 分析恒定电流产生的恒定磁场与分析静止电荷 产生的静电场，在思路和方法上有许多共同之处， 可以采用类比的方法。但由于磁是动电现象，因此 与静电场又有本质的不同，有其本身的特点，在学 习中必须掌握这些特点。 上 页 下 页 恒定磁场 研究恒定磁场的方法

第三 恒定嫩场 3.1磁感应强度 Magnetic Flux Density l.安培力定律(Ampere's Force Law) 安培经过大量的实验确定了磁场对一个恒定电 流元作用力的大小及方向 磁感应强度 安培力 或磁通密度 dF Id/x B dF IdlB sin a 定义 max T (Wb/m2) Idl 1T=104(GS) 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 1. 安培力定律 (Ampere’s Force Law ) dF  Idl B    安培经过大量的实验确定了磁场对一个恒定电 流元作用力的大小及方向： 3.1 磁感应强度 Magnetic Flux Density 上 页 下 页 磁感应强度 或磁通密度  F B Idl d  d sin F I lB α 定义 max dF B Id   l T（Wb/m2） 安培力 1T=10 4（GS）

第三 恒定嫩场 洛仑兹力 电流是电荷以某一速度运动形成的，所以磁场对 电流的作用可以看作是对运动电荷的作用。 dF=Id7xB= dq (vdt)xB dt 洛仑兹力 F=qv×B 洛伦弦力与库仑力比餐 ①洛仑兹力只作用于运动电荷，而库仑力作用于运动和静 止电荷。 ②洛仑兹力垂直于磁感应强度，而库仑力平行于电场强度。 ③洛仑兹力垂直于电荷运动方向，只改变电荷运动方向， 对电荷不做功，而库仑力改变电荷运动速度做功。 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 洛仑兹力 F  qvB    电流是电荷以某一速度运动形成的，所以磁场对 电流的作用可以看作是对运动电荷的作用。 上 页 下 页  dF B v dq dF Id B (vdt) B dt  l         洛仑兹力 洛伦兹力与库仑力比较 ① 洛仑兹力只作用于运动电荷，而库仑力作用于运动和静 止电荷。 ② 洛仑兹力垂直于磁感应强度，而库仑力平行于电场强度。 ③ 洛仑兹力垂直于电荷运动方向，只改变电荷运动方向， 对电荷不做功，而库仑力改变电荷运动速度做功

第三事 恒定嫩场 安培力定律 描述两个电流回路之间相互作用力的规律。 (x.y,z R F- 手 Idi×(Idl×eR) R2 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 安培力定律 ' ' ' 0 2 d ( d ) 4 R l l I l I l e F R              描述两个电流回路之间相互作用力的规律。 上 页 下 页

恒定琳场 F= 绘 Idlx(Id×en) R 乡淮意 ① 安培定律说明两载流元之间的作用力与两电流的乘积成 正比，与它们之间的距离成反比，方向为： dI x dI'×eR ② 电流回路之间的作用力满足牛顿第三定律：F12F21 ③ 式中为真空中的磁导率，它与真空电容率和真空中光 速满足关系： 4。=4π×10-7H/m 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 ' ' ' 0 2 d ( d ) 4 R l l I l I l e F R              上 页 下 页 注意 ① 安培定律说明两载流元之间的作用力与两电流的乘积成 正比，与它们之间的距离成反比，方向为： ② 电流回路之间的作用力满足牛顿第三定律：F12=F21 ③ 式中0为真空中的磁导率，它与真空电容率和真空中光 速满足关系： R dl  dl   e    0 0 1 μ ε c  μ π H / m 7 0 4 10   

恒定嫩场 2.毕奥—沙伐定律·磁感应强度 从场的观点出发，认为电流之间的相互作用 力是通过磁场传递的。 得任一电流在空间任意点产生的磁感应强度 B= Idl xeR 毕奥一沙伐 1R2 定律 乡淮意① 毕奥一沙伐定律只适用于恒定磁场中 无限大均匀煤质。 上页 下页

第 三 章 恒定磁场 ' ' 0 2 d d ) 4 R l l I l I l e F            μ R 得任一电流I在空间任意点产生的磁感应强度 0 2 d 4 R l I l e B R          2. 毕奥—沙伐定律 • 磁感应强度 上 页 下 页 从场的观点出发，认为电流之间的相互作用 力是通过磁场传递的。 d l  I l B    '  ' 0 2 d d ( ) 4 R l l I l e I l            μ R 毕奥—沙伐 定律 注意 ① 毕奥—沙伐定律只适用于恒定磁场中 无限大均匀媒质