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恒 定 磁 场
恒 定 磁 场
运动电荷（电流）在其周围空间除产生电场外还产生磁场。
历史上很长一段时期，电现象和磁现象的研究彼此独立。
1820年
奥斯特：电流可使小磁针偏转；
法拉第：磁铁对电流有作用力。
磁场也是物质存在的一种形式。
本章主要讨论恒定电流产生的磁场—恒定磁场。
主要内容：
(1) 磁感应强度矢量；
(2) 磁场对运动电荷和电流的作用；
(3) 磁场的计算、毕奥—萨伐尔定律；
(4) 磁场的高斯定理；
(5) 磁场的安培环路定理。
1、基本磁现象：
磁性：磁体可吸引铁、镍、钴等物质的性质。
同名磁极相斥，异名磁极相吸。
磁极：磁体上磁性最强处（N极、S极）。
磁极不可分，总是成对出现。
地磁：
地磁北极在地理南极附近；
地磁南极在地理北极附近。
以小磁针北极（N极）的指向定义为磁场的方向。
通电螺线管与磁铁棒有相似的磁性。
安培分子电流假设：
组成磁铁棒的最小单元（基元磁体）为分子环形电流，当它们定向排列时，在磁铁棒表面产生束缚电流，与螺线管导线内电流相似。
N
S
N
S
结论：一切磁现象的本源是运动电荷（电流）。
电流
磁场
电流
2、磁感应强度 ：
+
+ q
磁场方向
N
S
+
+ q
+
+ q
θ
结果：
(1)
(2)
定义：
(1)
的大小：
(2)
的方向：
与小磁针北极指向相同。
的单位：特斯拉
高斯
磁感应线的切线方向指向磁场方向。
通过单位垂直面积的磁感应线数等于磁感应强度的大小。
线性质：
任何两条磁感应线不相交；
磁感应线都是围绕电流的闭合曲线。
I
I
磁感应线（ 线）：
（图12-2）
安培环路定理：
(1) 闭合回路包围无限长载流直导线，回路平面垂直于电流：
若回路绕行方向相反，则：
I
r

(2) 闭合回路不包围电流：
I
r

安培环路定理：磁感强度沿任意闭合曲线的积分，等于穿过该曲线内所有电流的代数和乘以μ0 ,与曲线外电流无关。
当回路绕行方向与电流方向符合右螺旋法则时，I > 0 ；反之，I < 0 。
安培环路定理中，环路上的 是环路内、外电流共同产生的。所以， 的环流为零，并不表示环路上的 处处为零。
I1
I2
l
l
ΣI =( I2 I1 )
ΣI = 0
安培环路定理的应用：
螺线管密绕时，磁感应线全部穿过螺线管内，螺线管外中部附近磁感强度近似为零。
螺线管内中部附近磁场是均匀的。
(1) 载流长直螺线管内的磁场：（n、I）
(2) 载流螺绕环内、外的磁场：（N、I）



















































l
N, I
r1
r
r2
o
螺绕环密绕时，磁场全部集中在环内，环外无磁场。
由对称性：磁感应线为一系列同心圆环，取半径为 r的磁感应线为环路，则：
即环内：
当r2 r1<(3) 无限长载流圆柱体内、外的磁场：（R、I）
r
r
R
l
I
R
r
o
B
由对称性：圆柱体内、外的磁感应线都是垂直于轴线的同心圆。取任以磁感应线为积分环路，则：
r < R 时：

r > R 时：

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