南京大学：《电磁学》课程电子教案（教学课件）第五章 真空中恒稳电流的磁场

國 第五章真空中恒稳电流的磁场

第五章 真空中恒稳电流的磁场

电磁学05-01：静电学的启发 静电场梗概： 静磁场梗概： ①库仑定律（静止、点电荷>面电荷> ①奥斯特实验安培定律 偶极子) ② 毕奥一萨筏尔定律 ②高斯定理（积分、微分） ③安培环路定理 ③电场强度和电势（场） ④ 磁场“高斯定理”磁矢势 ④导体（自由电荷、等势体、电容器） ⑤ 磁场对载流导线的作用 ⑤介质（束缚电荷、极化、宏观场） ⑥ 带电粒子在磁场中的运 ⑥静电场的能量和功能原理 动 ⑦稳恒电流（闭环回路关系）

电磁学05-01: 静电学的启发  静电场梗概： ① 库仑定律(静止、点电荷>面电荷> 偶极子) ② 高斯定理(积分、微分) ③ 电场强度和电势(场) ④ 导体(自由电荷、等势体、电容器) ⑤ 介质(束缚电荷、极化、宏观场) ⑥ 静电场的能量和功能原理 ⑦ 稳恒电流(闭环回路关系)  静磁场梗概： ① 奥斯特实验 安培定律 ② 毕奥－萨筏尔定律 ③ 安培环路定理 ④ 磁场“高斯定理”磁矢势 ⑤ 磁场对载流导线的作用 ⑥ 带电粒子在磁场中的运 动

电磁学05-01：静电学的启发 静电场 电磁学 电磁感应 稳恒电流 静磁场 电磁场中电荷的运动 口静磁场与静电场的唯像对应性：形式相似 口电磁场之间的关联与耦合性：物理关联性

电磁学05-01: 静电学的启发  静磁场与静电场的唯像对应性：形式相似  电磁场之间的关联与耦合性：物理关联性

圆电磁学05-01：静电学的启发 静电场 稳恒磁场 静止电荷 稳恒电流 (库仑定律、叠加原理) (毕-萨一拉定律、叠加原理) 电场有保守性，它是 磁场没有保守性，它是 保守场，或有势场 非保守场，或无势场 (环路定理) (安培环路定理) 电力线起于正电荷 磁场线闭合 止于负电荷 无自由磁荷 静电场是有源场 磁场是无源场 (高斯定理) (高斯定理)

电磁学05-01: 静电学的启发

圆电磁学05-02：磁相互作用借鉴北大王稼军老师教案) 口基本实验事实：奥斯特实验 口19世纪20年代前，磁和电是独立发展的； 口奥斯特，丹麦物理学家Hans Christian Oersted深受 康德哲学关于“自然力”统一观点的影响，试图找出 电、磁之间的关系； 口1820年7月 Hans Christian Oersted (1777-1851) Besides his work in electricity and magnetism,Oersted was the first to prepare pure metallic aluminum 1825)

电磁学05-02: 磁相互作用 (借鉴北大王稼军老师教案)  基本实验事实：奥斯特实验  19世纪20年代前，磁和电是独立发展的；  奥斯特，丹麦物理学家 Hans Christian Oersted 深受 康德哲学关于“自然力”统一观点的影响，试图找出 电、磁之间的关系；  1820年7月

电磁学05-02：磁相互作用 ▣ 基本实验事实：奥斯特实验长直载流导线与之平行放置的磁针受 力偏转— 电流的磁效应 口磁针是在水平面内偏转的 横向力 口突破了非接触物体之间只存在有心力的观念 拓宽作用力类型 口揭示了电现象与磁现象的联系； 口宣告电磁学作为一个统一学科诞生； 口历史性的突破； 口此后迎来了电磁学蓬勃发展的高潮。 口Ampere2写道：“Oerster先生...已经永远把他的名字和一个新 纪元联系在一起了”； ▣ Faraday评论说：“它突然打开了科学中一个一直是黑暗的领域 的大门，使其充满光明

电磁学05-02: 磁相互作用  基本实验事实：奥斯特实验长直载流导线与之平行放置的磁针受 力偏转——电流的磁效应  磁针是在水平面内偏转的 ——横向力  突破了非接触物体之间只存在有心力的观念——拓宽作用力类型  揭示了电现象与磁现象的联系；  宣告电磁学作为一个统一学科诞生；  历史性的突破；  此后迎来了电磁学蓬勃发展的高潮。  Ampere写道：“Oerster先生……已经永远把他的名字和一个新 纪元联系在一起了”；  Faraday评论说：“它突然打开了科学中一个一直是黑暗的领域 的大门，使其充满光明

电磁学05-02：磁相互作用 口基本实验事实： Forces on a Current-Carrying Wire ▣Jumping Wire Magnetic Field of a Line Current (1)

电磁学05-02: 磁相互作用  基本实验事实：  Forces on a Current-Carrying Wire  Jumping Wire  Magnetic Field of a Line Current (1)

圆电磁学05-02：磁相互作用 口基本实验事实：安培实验 口Ampere圆电流对磁针作用 ▣Ampere平行电流对磁针作用 ▣Arago钢片被电流磁化 ▣磁铁对电流的作用 口.Ampere通电导线受马蹄形 磁铁作用而运动

电磁学05-02: 磁相互作用  基本实验事实：安培实验  Ampere 圆电流对磁针作用  Ampere 平行电流对磁针作用  Arago 钢片被电流磁化  磁铁对电流的作用  Ampere 通电导线受马蹄形 磁铁作用而运动

电磁学05-02：磁相互作用 口基本实验事实：安培实验 A ▣ Ampere螺线管与磁铁相互 作用时显示出N极和S极 ▣ 确定载流螺线管极性 口实验表明载流螺线管相当于磁棒 ，螺线管的极性与电流成右手螺 旋关系

电磁学05-02: 磁相互作用  基本实验事实：安培实验  Ampere 螺线管与磁铁相互 作用时显示出N极和S极  确定载流螺线管极性  实验表明载流螺线管相当于磁棒 ，螺线管的极性与电流成右手螺 旋关系

电磁学05-02：磁相互作用 口总结基本实验事实： ①天然磁体周围有磁场 表现为： ②通电导线周围有磁场： 使小磁针偏转 电荷的运动天啊 ③ 电子束周围有磁场： 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； 表现为： 相互吸引排 ⑦磁体的磁场能给通电线圈以力矩作用； 斥 ⑧通电线圈之间有力的作用； 偏转等 ⑨ 天然磁体能使电子束偏转。 ▣ 天然磁体和运动电荷周围的磁场有 互作用 磁体 磁体 不同的运动电荷周围的磁场之间也 电流 “磁场” 电流 有互作用

电磁学05-02: 磁相互作用  总结基本实验事实： 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； 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。 表现为： 使小磁针偏转 表现为： 相互吸引排 斥 偏转等  天然磁体和运动电荷周围的磁场有 互作用  不同的运动电荷周围的磁场之间也 有互作用 电荷的运动---天啊 ！