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稳恒磁场
稳恒磁场
本章重点讨论两类问题:
1.磁场和场源的关系:毕-萨定律、安培环路定理;
2.运动电荷和电流在磁场中的受力规律:洛仑兹力、安培力.
一.基本磁现象
1.概念:磁铁具有磁性,磁铁上磁性特别强的区域称为磁极;磁极间存在着相互作用力，称为磁力.
§10.1 磁场 磁感强度
2.电流的磁效应
如果把一条磁铁折成数段，不论段数多少或各段的长短如何，每一小段仍将形成一个很小的磁铁，仍具有N、S 两极，即N 极与S 极相互依存而不可分离,自然界无磁单极.
奥斯特发现通电导线周围的磁针受到扰动，证明电流存在磁效应。
3.磁性的起源
一切磁现象都可归结为电流.从微观上看,一切磁现象都起源于电流或运动电荷之间的相互作用 .
二. 磁场
磁场对外的重要表现:
1.磁场对场中的运动电荷、载流导线有力的作用;
2.载流导线在磁场中运动,磁场对其作功.
电流 磁场 电流
三. 磁感应强度
磁感应强度是表述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量,通过磁场对电流有磁场力作用这一对外表现，引入磁感应强度这一物理量，来描述磁场中各点的方向和强弱.
实验表明，电流元在磁场中任一指定点处所受的磁场力，具有两种特殊情况：
我们将这一特定方向定义为磁场方向.
1.当电流元沿某特定方向放置时，它不受磁场力作用，F=0;
2.当电流元垂直于该特定方向放置时，它所受的磁场力最大，用 FMAX表示.
(F=0)
(F最大)
磁场的指向到底沿切线的哪个方向呢
我们规定:
且三者互相垂直.
对于磁场中某一指定点而言， FMAX 与i及dl的比值是一个与 i及dl的大小都无关的恒量， 这恒量仅与磁场在该点的性质有关.
磁场大小呢
定义
而当电流元沿其它方向放置时,它所受到的磁场力均小于FMAX ,且：
三者的方向仍然服从右手螺旋.
根据矢量的定义,上式可以写成:
通常将电流元受的力称为安培力,上式称为安培力公式.
磁感应强度是表示磁场中各点磁场强弱和方向的量,其大小为电流元所受的最大力与电流元的比值,该点磁场的方向为电流元不受力且 .
§10.2 毕奥—萨伐尔定律
奥斯特指出电流的周围存在磁场,那么电流和周围的磁场间,有何种定量的联系呢
19世纪20年代,法国物理学家,毕奥—萨伐尔等人对载流导体产生的磁场经过大量的研究,总结出电流元产生的磁感应强度的数学公式.
由于磁场和电场一样,满足叠加原理,于是,任何载流导体在空间产生的磁场就可以看成是无限多小电流元在空间某点的磁感应强度的叠加.
P
*
一 毕奥—萨伐尔定律
(电流元在空间产生的磁场)
真空磁导率
任意载流导线在点 P 处的磁感强度
1
2
3
4
5
6
7
8
例 判断下列各点磁感强度的方向和大小.
+
+
+
1、5 点 ：
3、7点 ：
2、4、6、8 点 ：
毕奥—萨伐尔定律
P
C
D
*
例1 载流长直导线的磁场.
解
方向均沿 x 轴的负方向
二 毕奥---萨伐尔定律应用举例
的方向沿 x 轴的负方向.
无限长载流长直导线的磁场.
P
C
D
+

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