1、第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场6.1 6.1 磁感应强度磁感应强度6.2 6.2 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理6.3 6.3 毕奥毕奥-萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用6.4 6.4 磁场的安培环路定理磁场的安培环路定理6.5 6.5 磁场对运动电荷和载流导线的作用磁场对运动电荷和载流导线的作用6.6 6.6 磁力的功磁力的功6.7 6.7 磁介质磁介质静电荷静电荷运动电荷运动电荷稳恒电流稳恒电流静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场电场电场 磁场磁场 学习方法：学习方法：类比法类比法学习磁场的方法学习磁场的方法一、基本磁现象一、基本磁现象 S SN NSNI ISN同极相斥同极相斥异极相吸异极
2、相吸电流的磁效应电流的磁效应18201820年年奥斯特奥斯特天然磁石天然磁石6-1 6-1 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度 电子束电子束NS+FF I1 1、天然磁体周围有磁场；、天然磁体周围有磁场；2 2、通电导线周围有磁场；、通电导线周围有磁场；3 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：相互吸引相互吸引相互排斥相互排斥偏转等偏转等4 4、通电线能使小磁针偏转；、通电线能使小磁针偏转；5 5、磁体的磁场能给通电线以力的作用；、磁体的磁场能给通电线以力的作用；6 6、通电导线之间有力的作用；、通电导线之间有力的作用；7 7、磁体的磁场
3、能给通电线圈以力矩作用；、磁体的磁场能给通电线圈以力矩作用；8 8、通电线圈之间有力的作用；、通电线圈之间有力的作用；9 9、天然磁体能使电子束偏转。、天然磁体能使电子束偏转。请同学们思考下面的磁现象：请同学们思考下面的磁现象：安培指出：安培指出：nIN NS S天然磁性的天然磁性的产生产生是由于磁体内部有电流的流动。是由于磁体内部有电流的流动。分子电流说分子电流说分子磁矩：分子磁矩：分子电流具有一定的磁矩。分子电流具有一定的磁矩。因为磁力线总是闭合的，因为磁力线总是闭合的，所以不存在所以不存在磁单极磁单极！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磁 场场
4、对运动电荷有磁力作用对运动电荷有磁力作用磁磁 场场小小 结：结：分子磁矩：分子磁矩：表示其磁性能。表示其磁性能。nISSIPm分子电矩：分子电矩：表示其电性能表示其电性能0rqll qPe二、电流二、电流 电流密度电流密度dtdqI 传导电流传导电流:电荷的定向运动形成电流。电荷的定向运动形成电流。方向：方向：规定为正电荷运动方向。规定为正电荷运动方向。大小：大小：单位单位（SI）：）：安培安培（A）电流强度：电流强度：单位时间内通过某截面的电量。单位时间内通过某截面的电量。运流电流运流电流:宏观带电物体在空间作机械运动宏观带电物体在空间作机械运动,形成的电流。形成的电流。导体中某点的电流密度
5、，数值上等于通过该点场导体中某点的电流密度，数值上等于通过该点场强方向垂直的单位截面积的电流强度。强方向垂直的单位截面积的电流强度。方向：方向：该点场强的方向。该点场强的方向。当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度来当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点电流的大小的物理量。电流的大小的物理量。电流密度电流密度:ndSdIj SdjdScosjjdSdI 电流密度和电流强度的关系电流密度和电流强度的关系SSdjI 穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿过穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿过该截面的通
6、量。该截面的通量。电流强度是电流密度的通量。电流强度是电流密度的通量。ndSdIj三、三、磁感应强度磁感应强度1 1、实验装置、实验装置亥姆霍茨线圈亥姆霍茨线圈显示电子运动的轨迹显示电子运动的轨迹.2 2、实验结果：定义、实验结果：定义 的大小和方向的大小和方向B 当当 时，时，所受的力为零，此时所受的力为零，此时定义定义 的的方向方向为正电荷运动的方向。为正电荷运动的方向。/BBqqB当当 时，时，所受的力所受的力 ，其比值定义其比值定义 为的为的大小大小。qF BBvqFBmax0 方向方向:小磁针在该点的小磁针在该点的N 极指向极指向单位单位:T(特斯拉特斯拉)GT4101(高斯高斯)大
7、小大小:磁力磁力+vmF磁感应强度磁感应强度地球场强地球场强BGsB1400GsB51053 1998 1998升空，遨游太空升空，遨游太空1010天，没有找到反物质；天，没有找到反物质；2010.7.292010.7.29再再次升空，挂在国际太空站上，继续寻找反物质。何为反物质次升空，挂在国际太空站上，继续寻找反物质。何为反物质？为什么要寻找反物质？为什么要寻找反物质?阿尔法磁谱仪场强阿尔法磁谱仪场强重约重约7.57.5吨吨新华网日内瓦新华网日内瓦20132013年月日电（记者王昭吴陈）年月日，美国年月日电（记者王昭吴陈）年月日，美国“奋进奋进”号航天飞机耗资亿美元执行最后一次任务，将太空粒
8、子探测器号航天飞机耗资亿美元执行最后一次任务，将太空粒子探测器“阿尔法磁谱阿尔法磁谱仪仪”送至国际空间站。天后，宇航员将送至国际空间站。天后，宇航员将.吨的阿尔法磁谱仪安装在空间站外部吨的阿尔法磁谱仪安装在空间站外部金属托架上。分钟后，阿尔法磁谱仪收集到的首批数据发回位于日内瓦附近的金属托架上。分钟后，阿尔法磁谱仪收集到的首批数据发回位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心的控制中心。欧洲核子研究中心的控制中心。B一、一、磁力线磁力线(磁感应线或磁感应线或 B线线)方向：方向：切线切线大小：大小：dSdBmaaBbbBccB6.2 6.2 磁通量磁通量 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理I直线电流直线电
9、流圆电流圆电流I通电螺线管通电螺线管II1 1、每一条、每一条磁力线磁力线都是环绕电流的都是环绕电流的闭合曲线闭合曲线，因此，因此磁场是磁场是涡旋场涡旋场，是有旋场。是有旋场。2 2、任意、任意两条磁力线两条磁力线在空间在空间不相交不相交。3 3、磁力线磁力线的环绕方向与的环绕方向与电流方电流方向之间可以分向之间可以分别用别用右手定则右手定则表示。表示。磁力线的特点：磁力线的特点：4 4、磁力线的疏密磁力线的疏密程度表示磁场的程度表示磁场的强弱强弱。S SBSm dSBSdBmcosdSBSdBmcosSBn ndS S二、磁通量二、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
10、力线的条数BBBcosBSSBmndS 三、磁场中的高斯定理三、磁场中的高斯定理穿过任意闭合曲面的磁通量为零穿过任意闭合曲面的磁通量为零SBSdBm0SVB dSdivBdV磁感应强度的散度磁感应强度的散度 磁场是有旋无源场。磁场是有旋无源场。BBdiv 00 BBdiv或或高斯定理的微分形式高斯定理的微分形式0SdBm无源场无源场SBmi Sji)23(S3 021 SS 021 )RB(S 21RBS 课堂练习课堂练习2 2：在均匀磁场在均匀磁场 中，过中，过YOZ平平面内面积为面内面积为S的磁通量。的磁通量。jiB23 XOYZSnBRO1S2SB课堂练习课堂练习1 1：求均求均匀磁场中匀磁场中半球面的半球面的磁通量。磁通量。小小 结：结：作作 业：业：预预 习：习：磁感应强度、磁通量、高斯定理磁感应强度、磁通量、高斯定理 认真阅读教材、认真阅读教材、课堂练习课堂练习1、26.3 6.3 毕奥毕奥-萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用P253 P253 6-126-12Wb24.04.03.0211BS02Wb24.05.04.05.03.02cos23BSP253 P253 6-12（1 1）通过）通过abcd面的磁通量面的磁通量（2 2）通过）通过befc面的磁通量面的磁通量（3 3）通过）通过aefd面的磁通量面的磁通量
