正文 第十章 穩恒磁場(1 / 3)

10.1習提要

一、目標要求:

1.理解磁感強度的物理意義,明確它是矢徑的點函數。

2.清楚知道畢奧-薩伐爾定律是磁場的基本規律。

3.理解安培環路定理的物理意義,它指出了穩恒電流激發的磁場是非保守力場。

4.能熟練地運—奧-薩伐爾定律求解某些形狀規則電流所激發磁場磁感強度分布,以及利用安培環路定理求解具有對稱性電流磁場的分布。

5.能熟練計算穩恒電流磁場對運動電荷和載流導線作用力的大小,並正確判斷作用力的方向。

二、重點難點

1.重點內容

磁感強度和磁通量的概念;利用畢奧一薩伐爾定律和安培環路定理計算磁感強度的大小;電流和運動電荷在磁場中受到作用力是本章的重點內容。

2.難點內容

利用畢奧一薩伐爾定律求磁感強度時要用到矢量積的形式,用矢量積形式來確定磁感強度的大小和方向是大家不熟悉的。

在解決電流在磁場中受到安培力的作用,帶電粒子在電場中受到洛倫茲力的作用,在解決這類問題時經常與力學中有關規律聯係在一起,綜合求解問題是本章的又一個難點。

三、學習提示

1.各種矢量場在研究方法上有類似之處,靜電場和靜磁場都是矢量場,穩恒磁場的許多基本規律可與靜電場相對應,在內容上也具有相似性和對稱性。可采用對比方法研究。

2.用畢奧一薩伐爾定律求解磁感強度時,要用到矢積,對此學生不熟悉。在解題時要把矢量積分化成標量積分,要正確地、巧妙地選擇積分變量和積分上下限,使問題得到簡化。

3.應培環路定理求解磁感強度時是條件的,—該定理反映的環流與電流之間關係,要通過的環流求就要求在選擇的閉合路徑上各點的數值相等,才能把B從積分號中提出來。也就是說,要電流以及它產生磁場的分布具有—定對稱性。因此,有當的分布具有某種對稱性時,才可能利用安培環路定理求。

4.求磁場對載流導線作用力,磁場對運動電荷作用力時,要聯係到力學有關知識,解決這類問題要求有運用物理概念和物理規律解決綜合物理問題的能力。

究對象的物理過程,對每個過程所遵循的物理規律有確切理解,熟練掌握物理概念和規律做出準確判斷和分析,才能解決好這類問題。

10.2概念釋疑

【雄感強度】是描述空中某一點磁場強弱和方向的物埋量,對給定的磁場,磁感強度一地由場點的資置所決定。應注意以下幾點。

1.這裏對的定義是根據帶電粒子在磁場中運動所受洛倫茲力產定各的。當同向平行時,它們的積為,空時—方向就是磁感強度完的方向。

按照矢積定義在右手螺旋法則,即右手四從的指向小於的角轉向指向時,大拇指所指的方向為力的指向。

為什麼不把作用於運動電荷的磁場力方向定義為磁感強度的方向呢?

對於給定的分布來說,它所激發的磁場分布是一定的,場中任意一點的B有確定的方向和確定的大小,與該點有無電荷通過無關。而運動電荷在給定磁場中某點P所受的磁場;無論就大小和方向而言二都與運動電荷有關。當電荷以速度;沿不同方向通過時,F的大小一般不等,向一般說也要改變,可見如果用F的方向來定義的方向則不能確定,所以不能用運動電受磁力的方向定義磁感強度的方向。

2.磁感滿足疊加原理,即若幹電流元在空中共同產生的磁感強度等於各電流元單獨存在時在該點產生的磁感強。

3.為了形象地描述磁場也引入了磁感線,它與電場線有所。不同,磁感線是無起點也無終點的閉合曲線。磁感強度和磁感線的關係是磁感線上每一點的切線方就是該點磁感強度的方向,而曲線的疏密程度則表示磁感強度大小。有了磁感線就可以形象地描述磁場的分布了。根據磁感線的分布特點又可以得到以下兩個結論。由於磁場中某點的磁場方向是確定的,所以磁場.中的磁感應線不會相交,磁感線在這點與電場線是一樣的。流導線周圍的磁感線都是圍繞電流的閉合曲線,沒有起點也沒有終點。磁感線的這個特性與靜電場的電場線有所不同。

【雄通量】通過磁場中某一曲麵磁感線數叫做通過此麵的磁通量,簡稱磁通,用符號表示。

1.通過閉合曲麵的磁通量,磁場的“高斯定理”由於磁感線.是閉合曲線,因此對於任意閉合曲麵來說,有多少條磁感線進入閉合曲麵,就一定有多少條件磁感線穿出閉合曲麵也就是說,通過任意閉合曲麵的磁通量必,上述結論叫磁場中的高斯定律。有關高斯定理的進一步證明清參看本章的參閱材料。

2.對於任何以相同閉合曲麵為界麵的一切曲麵磁通量都相等。這在將來計算電磁感應中感生電動勢大小是有一定用處的。

【畢奧一薩伐爾定律】對映了電流元產生磁場的基本規律。

1.場點相對電流元的位置矢量,即由電流元指向場點的矢量。

2.電流強度是標量,電元為矢量,在電路中電流強度隻能取兩個方向,而電流元確不同,理論和實驗都大小相同而取向不同為電流元在同一點所激發磁場磁感強度大小和方向都不同。