1、SNSNISN同极相斥同极相斥异极相吸异极相吸电流的磁效应电流的磁效应1820年年奥斯特奥斯特天然磁石天然磁石 一、磁现象一、磁现象(magnetic phenomenon)电子束电子束NS+FF I 磁现象：磁现象：1、天然磁体周围有磁场；、天然磁体周围有磁场；2、载流导线周围有磁场；、载流导线周围有磁场；3、电子束周围有磁场。、电子束周围有磁场。表现为：表现为：使小磁针偏转使小磁针偏转表现为：表现为：相互吸引相互吸引排斥排斥偏转等偏转等4、载流导线能使小磁针偏转；、载流导线能使小磁针偏转；5、磁体的磁场能给载流导线以力的作用；、磁体的磁场能给载流导线以力的作用；6、载流导线之间有力的作用；
2、、载流导线之间有力的作用；7、磁体的磁场能给载流线圈以力矩作用；、磁体的磁场能给载流线圈以力矩作用；8、载流线圈之间有力的作用；、载流线圈之间有力的作用；9、天然磁体能使电子束偏转。、天然磁体能使电子束偏转。安培指出：安培指出：nINS天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。分子电流分子电流(1822年年)电荷的运动是一切磁现象的根源。电荷的运动是一切磁现象的根源。运动电荷运动电荷磁场磁场对运动电荷有磁力作用对运动电荷有磁力作用磁磁 场场电流（或磁铁）电流（或磁铁）磁场磁场电流（或磁铁）电流（或磁铁）磁场对外的重要表现为：磁场对外的重要表现为：1、磁
3、场对处于场中的运动电荷或载流导体有磁力作用、磁场对处于场中的运动电荷或载流导体有磁力作用2、载流导体在磁场中移动时，磁力将对载流导体作、载流导体在磁场中移动时，磁力将对载流导体作功，表明磁场具有能量。功，表明磁场具有能量。二、磁感应强度二、磁感应强度(magnetic induction)磁磁 感感 强强 度度 的的 定定 义义B带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关带电粒子在磁场中运动所受的力与运动方向有关.实验发现带电粒子在磁场中沿某一特定直线方向运实验发现带电粒子在磁场中沿某一特定直线方向运动时不受力，此直线方向与电荷无关动时不受力，此直线方向与电荷无关.xyzo0F+v+vvv 带
4、电粒子在磁场中沿带电粒子在磁场中沿其他方向运动时其他方向运动时 垂直垂直于于 与特定直线所组成与特定直线所组成的平面的平面.Fv 当带电粒子在磁场中当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时垂直于此特定直线运动时受力最大受力最大.FFFmaxvqFmax大小与大小与 无关无关v,q 磁感强度磁感强度 的定义：的定义：当当正电荷垂直于正电荷垂直于 特定直线运动特定直线运动时，受力时，受力 将将 方方向定义为该点的向定义为该点的 的方向的方向.BmaxFvmaxFBvqFmax+qvBmaxF单位单位 特斯拉特斯拉mN/A1)T(1 磁感强度磁感强度 的定义：的定义：当当正正电荷垂直于特定直线运动电
5、荷垂直于特定直线运动时，受力时，受力 将将 方方向定义为该点的向定义为该点的 的方向的方向.BmaxFvmaxFBvqFBmax磁感强度大小磁感强度大小运动电荷在磁场中受力运动电荷在磁场中受力BqF vB1.1.磁力线磁力线(磁感应线或磁感应线或 B线线)方向：切线方向：切线大小：大小：dSdBmaaBbbBccB三、三、磁感应线和磁感应线和磁通量磁通量BvqFBmax0 方向方向:小磁针在该点的小磁针在该点的N N极指向极指向单位单位:T(:T(特斯拉特斯拉)GT4101(高斯高斯)大小大小:磁力磁力+vmF磁感应强度磁感应强度(magnetic induction line&magneti
6、c flux)I直线电流的磁力线直线电流的磁力线圆电流的磁力线圆电流的磁力线I通电螺线管的磁力线通电螺线管的磁力线II（1 1）每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，都与闭合电路互）每一条磁力线都是环绕电流的闭合曲线，都与闭合电路互相套合，因此磁场是涡旋场。磁力线是无头无尾的闭合回线。相套合，因此磁场是涡旋场。磁力线是无头无尾的闭合回线。（2 2）任意两条磁力线在空间不相交。）任意两条磁力线在空间不相交。（3 3）磁力线的环绕方向与电流方向之间可以分别用右手定则表示。）磁力线的环绕方向与电流方向之间可以分别用右手定则表示。规定规定：曲线上每一点的：曲线上每一点的切线方向切线方向就是该点的磁感强度
7、就是该点的磁感强度 B 的方向的方向，曲线的，曲线的疏密程度疏密程度表示该点的磁感强度表示该点的磁感强度 B 的大小的大小.S SBSm dScosBSdBm dScosBSdBm SBn ndS S2、磁通量、磁通量穿过磁场中任一曲面的磁力线的条数穿过磁场中任一曲面的磁力线的条数BBB cosBSSBm ndS 磁通量单位：韦伯（磁通量单位：韦伯（wb）1wb1Tm2 磁通量磁通量：通过某一曲：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量面的磁通量.BSBScosSeBSBncosddSBsdSB单位单位2m1T1Wb1SBddBsSdBsBsBneBS0dd111SB0
8、dd222SB0dcosSBS 物理意义物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零 （故磁场是故磁场是无源的无源的.）磁场高斯定理磁场高斯定理0dSBS1dS11B2dS22B四、磁场中的高斯定理四、磁场中的高斯定理0B dS穿过穿过任意任意闭合曲面的磁通量为零闭合曲面的磁通量为零SB SdBm0 VSdVBdivSdB磁感应强度的散度磁感应强度的散度磁场是无源场。磁场是无源场。BBdiv 00divBB 或高斯定理的微分形式高斯定理的微分形式0 00 0B dSB dS流出流入1d2dlIxoxIB20SB/xlxISBd2dd021d2d0ddSxxIlSB120ln2ddIl 例例 如图载流长直导线的电流为如图载流长直导线的电流为 ,试求通过矩试求通过矩形面积的磁通量形面积的磁通量.I 解解 先求先求 ，对变磁场对变磁场给出给出 后积分求后积分求dBBSBm iS)ji(23S3 021 SS 021 )RB(S 21RBS 2.在均匀磁场在均匀磁场jiB23 中，过中，过YOZ平面内平面内面积为面积为S的磁通量。的磁通量。XOYZSnBRO1S2SB1.求均匀磁场中求均匀磁场中半球面的磁通量半球面的磁通量课课堂堂练练习习
