大 学 物 理 学 教 案
授课章节 第10章 稳恒磁场 掌握运用毕奥-萨伐尔定律计算磁感应强度的方法．理解磁场的高斯定理．掌握安培环路定理及求解磁场分布的方法． 熟练使用安培定律计算载流导线或载流回路所受的磁力和磁力矩．掌握洛仑兹力公式，并能用此求解运动问题． 了解顺磁质、抗磁质和铁磁质的特点及磁化机理．掌握有磁介质时的安培环路定理，并能用其求解磁场分布． 毕奥-萨伐尔定律；安培环路定理；洛仑兹力；顺磁质、抗磁质的磁化机理； 教学目的 教学重点、难点 教学内容 一、基本磁现象 磁体有不可分割两个磁极， N极和S极; 1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应。 磁场和电场一样具有能量、动量和质量，是一种特殊的物质，叫场 物质。 二、磁感应强度 磁场对外的重要表现是： (1)磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力的作用； (2)载流导体在磁场中移动时，磁场的作用力将对载流导体作功，表明磁场具 有能量。 1.磁矩 设线圈的面积为ΔS，线圈中电流为I0，则线圈的磁矩定义为 ? ?Pm=I0ΔSn ? 磁矩Pm是矢量,电流I 的方向与n的方向成右手螺旋系.线圈的磁矩是表征 线圈本身特性的物理量。 备注 §10.1磁场磁感应强度 1
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Mmax?Pm MmaxMmax在磁场中的一定点、比值不变；在磁场中的不同点比值不同。 PmPm ? 3.磁感应强度矢量B Mmax大小为 B=； Pm ? B的单位 特斯拉， (T)． 三、磁通量 磁场中的高斯定理 1.磁力线 ?磁场中作一系列曲线，曲线上每一点的切线方向为磁场B方向，垂直于该点 ?? B矢量的单位面积的磁力线条数，为该点B矢量的量值． (1)磁力线都是环绕电流的闭合曲线，磁场是涡旋场． (2)任何两条磁力线在空间不相交． (3)磁力线的环绕方向与电流方向用右手定则． 2.磁通量 穿过磁场中某一曲面的磁力线总数，称为穿过该曲面的磁通量，用符号?m表 示． ??d?m=B?dS 而通过曲面S的磁通量为 2.试验线圈在磁场中受到的磁力矩： 当线圈转到一定位置时、线圈受到的磁力矩为零，这个位置叫平衡位置； 线圈从平衡位置转过90°时线圈受到的磁力矩最大； 2
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???m=?B?dS S表明磁场是无源场 磁通量的单位： 韦伯(Wb)，1Wb=1T?m。 2四、磁场中的高斯定理 对闭合曲面S ??B??dS=0 S 称为磁场的高斯定理。 五、毕奥-萨伐尔定律 ??任一电流元Idl在给定点P所产生的磁感应强度dB的大小与电流元的大小?成正比，与电流元和由电流元到P点的矢径r间的夹角的正弦成正比，而与电流????元到P点的距离r的平方成反比．dB的方向垂直于dl和r所组成的平面，指向??为由Idl经小于180°的角转向r时右螺旋前进的方向. ???Idl?r； dB=k3r 电流元在自身方向上不激发磁场 ??7?1?1其中k=0，?0称为真空的磁导率,?0=4??10T?m?A(或H?m) 4? 因此，有 ?? ??0Idl?r dB=。 4?r3 任意形状的载流导线在给定点P产生的磁场 ?? ??0Idl?r? 。 B=?dB?3?LL4?r 运动电荷的磁场：（毕奥——萨伐尔定律的微观形式） ?设在导体的单位体积内有n个带电粒子，每个粒子带有电量q，以速度v沿电 3
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大学物理学-稳恒磁场教案
