《普通物理学》课程教学资源（PPT课件）第八章 恒定电流的磁场 8-2 磁感应强度

§8-2 磁感应强度 一、 基本磁现象 中国在磁学方面的贡献： 。最早发现磁现象：磁石吸引铁屑 。春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁司南勺 。东汉王充《论衡》描述：司南勺一一最早的指 南器具。 11世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧 洲的哥伦布早四百年。 。12世纪已有关于指南针用于航海的记载。 在美子返回这此

上页 下页 返回 退出 §8-2 磁感应强度 一、 基本磁现象 中国在磁学方面的贡献： 最早发现磁现象：磁石吸引铁屑 春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁。 东汉王充《论衡》描述：司南勺——最早的指 南器具。 11世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧 洲的哥伦布早四百年。 12世纪已有关于指南针用于航海的记载。 司南勺

早期的磁现象包括： (1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。 (2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。任一磁 铁总是两极同时存在，在自然界不存在独立的N极、 S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 磁单极子虽理论预言存在，至今尚未观察到。 达理北板 (3)地球本身为一个大磁体， 地球磁体N、S极与地理南北极不 是同一点。存在磁偏角。 士美不意道回退

上页 下页 返回 退出 早期的磁现象包括: (1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。 (2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。任一磁 铁总是两极同时存在，在自然界不存在独立的N极、 S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 磁单极子虽理论预言存在，至今尚未观察到。 (3)地球本身为一个大磁体， 地球磁体N、S极与地理南北极不 是同一点。存在磁偏角

在历史上很长一段时期里，人 们曾认为磁和电是两类截然不同 的现象。 1819年，奥斯特实验首次发 现了电流与磁铁间有力的作用， 才逐渐揭开了磁现象与电现象的 内在联系。 1820年7月21日，奥 斯特以拉丁文报导了60 次实验的结果。 让贰子觉返面退

上页 下页 返回 退出 I N S 1819年,奥斯特实验首次发 现了电流与磁铁间有力的作用， 才逐渐揭开了磁现象与电现象的 内在联系。 在历史上很长一段时期里,人 们曾认为磁和电是两类截然不同 的现象。 1820年7月21日，奥 斯特以拉丁文报导了60 次实验的结果

1822年，安培提出分子电流假设：磁现象的电本 质一运动的电荷产生磁场。 电荷（不论静止或运动）在其周围空间激发电场，而 运动电荷在周围空间还要激发磁场；在电磁场中，静止 的电荷只受到电力的作用，而运动电荷除受到电力作用 外，还受到磁力的作用。电流或运动电荷之间相互作用 的磁力是通过磁场而作用的，故磁力也称为磁场力。 静电荷 电场 静电荷 运动电荷 磁场 运动电荷 注意：这里所说的运动和静止都是相对观察者说的， 同一客观存在的场，它在某一参考系表现为磁场，而 在另一参考系中却可能表现为电场

上页 下页 返回 退出 电荷(不论静止或运动)在其周围空间激发电场，而 运动电荷在周围空间还要激发磁场；在电磁场中，静止 的电荷只受到电力的作用，而运动电荷除受到电力作用 外，还受到磁力的作用。电流或运动电荷之间相互作用 的磁力是通过磁场而作用的，故磁力也称为磁场力。 注意:这里所说的运动和静止都是相对观察者说的， 同一客观存在的场，它在某一参考系表现为磁场，而 在另一参考系中却可能表现为电场。 运动电荷 运动电荷 静电荷 电场 静电荷 磁场 1822年，安培提出分子电流假设:磁现象的电本 质—运动的电荷产生磁场

二、磁感应强度 设带电量为q, 速度为v的运动试探电荷处于 磁场中，实验发现： (1)当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通 过磁场中某点P时，电荷所受磁力的大小是不同的， 但磁力的方向却总是与电荷运动方向（)垂直； (2)在磁场中的P点处存在着一个特定的方向， 当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力 为零，与电荷本身性质无关； (3)在磁场中的P点处，电荷沿与上述特定方向 垂直的方向运动时所受到的磁力最大（记为Fm), 并且Fm与gv的比值是与q、v无关的确定值。 上美了元返回退此

上页 下页 返回 退出 二、 磁感应强度 设带电量为q，速度为v的运动试探电荷处于 磁场中，实验发现： （2）在磁场中的P点处存在着一个特定的方向， 当电荷沿此方向或相反方向运动时，所受到的磁力 为零，与电荷本身性质无关； （1）当运动试探电荷以同一速率v沿不同方向通 过磁场中某点P时，电荷所受磁力的大小是不同的， 但磁力的方向却总是与电荷运动方向（ ）垂直； v  （3）在磁场中的P点处，电荷沿与上述特定方向 垂直的方向运动时所受到的磁力最大(记为Fm)， 并且Fm与qv的比值是与q、v无关的确定值

由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个 固有的特定方向和确定的比值Fm(q),与试验电荷 的性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征， 为此，定义一个矢量函数磁感应强度： 由正电荷所受 B 力的方向出发，按 右手螺旋法则，沿 小于π的角度转向 正电荷运动速度y 大小： B= m 的方向，这时螺旋 qv 前进的方向便是该 方向：可按右手螺旋法则确定 点B的方向。 单位：T(特斯拉)，Gs(高斯) 1T=104Gs

上页 下页 返回 退出 方向：可按右手螺旋法则确定 大小： 单位：T（特斯拉）, Gs（高斯） 由实验结果可见，磁场中任何一点都存在一个 固有的特定方向和确定的比值Fm/(qv)，与试验电荷 的性质无关，反映了磁场在该点的方向和强弱特征， 为此，定义一个矢量函数磁感应强度： 1T 10 Gs 4 = 由正电荷所受 力的方向出发，按 右手螺旋法则，沿 小于π的角度转向 正电荷运动速度v 的方向，这时螺旋 前进的方向便是该 点B的方向。 qv F B m = +q B  v  x y z Fm

些磁场的大小： 地球磁场约 人体磁场极弱， 5×10-5T。 如心电激发磁场 超导磁体能激 约3×10-10T。测 发高达25T磁 巨大的电磁铁能够 场；原子核附 吸引成吨的钢铁 人体内磁场分布 可诊断疾病，图 近可达104T; 大型电磁铁磁 示磁共振图像。 脉冲星表面高 场可大于2T。 达108T。 让美行贰返面退

上页 下页 返回 退出 人体磁场极弱， 如心电激发磁场 约3×10-10T。测 人体内磁场分布 可诊断疾病，图 示磁共振图像。 地球磁场约 5×10-5T。 大型电磁铁磁 场可大于2T。 超导磁体能激 发高达25T磁 场；原子核附 近可达104T； 脉冲星表面高 达 108T。 一些磁场的大小：

三、磁感应线和磁通量 为形象描述磁场分布情况，用一些假想的有方向 的闭合曲线一一磁感应线代表磁场的强弱和方向。 螺线管电流 直电流 圆电流

上页 下页 返回 退出 三、磁感应线和磁通量 为形象描述磁场分布情况,用一些假想的有方向 的闭合曲线——磁感应线代表磁场的强弱和方向。 I 直电流 I 圆电流 螺线管电流 I I

磁感应线的性质 。与电流套链 ·闭合曲线（磁单极子不存在） 。互不相交 。方向与电流成右手螺旋关系 让美行贰返面褪

上页 下页 返回 退出 磁感应线的性质 与电流套链 闭合曲线(磁单极子不存在) 互不相交 方向与电流成右手螺旋关系 I I B B

规定： (1)磁感应线上任意一点的切向代表该点部的方向； (2)垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点B 的大小。 B 磁感应线 (3)磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱

上页 下页 返回 退出 规定： B （3）磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱。 ⑴磁感应线上任意一点的切向代表该点 的方向； ⑵垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点 的大小。 B 磁感应线 B  ⊥ S B 