磁场和磁感应强度磁现象magneticphenomenon.ppt

* * §11-2 磁场和磁感应强度 一、磁现象 (magnetic phenomenon) 磁现象的发现比电现象早很多。东汉王充“司南勺”，北宋沈括航海用指南针“四大发明”。 同号磁极互相排斥，异号磁极互相吸引。磁极周围存在磁场，处于磁场中的其它磁极或运动电荷，都要受到磁场的作用力，此作用力称为磁场力或磁力。磁场力是通过磁场这种特殊物质传递的。 磁铁磁性最强区域称为磁极。磁铁指向北方的磁极为磁北极或N极；指向南方的为磁南极或S极。 1820年奥斯特发现电流的磁效应后，人们才认识到磁与电的密切联系。 1820年安培发现磁体对电流作用和电流之间相互作用，提出一切磁现象都起源于电流，一切物质的磁性都起源于构成物质的分子中存在的环形电流。这种环形电流称为分子电流。 安培分子电流假说与近代关于原子和分子结构的认识相吻合。原子是由原子核和核外电子组成的，电子的绕核运动就形成了经典概念的电流。 物质磁性起源不能完全用经典理论来描述。量子理论表明，核外电子对磁性有一定的贡献，但物质磁性的主要来源是电子的自旋磁矩，铁磁物质的强烈磁性则与相邻原子间电子自旋磁矩的交换作用有关。都不能用经典概念予以描述。 磁现象与电现象有很多类似，在自然界有独立存在的电荷，却至今没找到独立存在的磁荷，即所谓“磁单极子”。 寻找“磁单极子”是当今科学界面临的重大课题之一。 二、磁感应强度 (magnetic induction) 1.任一点P的磁感应强度的方向 当试探电荷q0以速度v沿某特定直线通过磁场中的点P时，作用于它的洛伦兹力总等于零，与试探电荷的电量和运动速率无关。这条特定直线是点P的磁场自身的属性，称为零力线。 把这条直线规定为点P的磁感应强度的方向。 + q ? – 用磁感应强度描述磁场， 以矢量 表示。 运动电荷在磁场中所受的磁场力称为洛伦兹力。 2. 点P的磁感应强度的大小 3. 点P的磁感应强度的指向 B、v、F 满足右螺旋关系： 电荷速度与该特定方向垂直时受到的磁力最大。 点P磁感应强度的大小 正试探电荷所受洛伦兹力大小为F=q0vBsin? θ 单位特斯拉(T),N?s?C-1?m-1,V?s?m-2,N?A-1?m-1。 三、磁感应线和磁通量 磁场中某点磁场方向是确定的，磁感线不会相交。载流导线周围磁感线都是围绕电流的闭合曲线， 没有起点，也没有终点。 磁感应线(magnetic induction line)形象表示磁场分布状况：曲线上每点切线方向与该点磁感应强度B方向一致；在与磁场垂直的单位面积上穿过曲线的条数，与该处B的大小成正比，即疏密程度反映出B的大小。 一簇磁感应线围成的管状区域称为磁感应管。 长直电流周围的磁感应线，在垂直于电流的平面内磁感应线是一系列同心圆，圆心在电流与平面的交点上。 磁感线和电流满足右手螺旋法则。 为描述磁场的强弱，规定磁场中某点处垂直于B 矢量的单位面积上通过的磁感线数目(磁感线密度)，等于该点B 的数值。 圆电流周围的磁感应线，在与圆面正交并过其 直径的平面内，磁感应线是两簇环绕电流的曲线。 * *