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磁感应强度毕萨定律演示文稿 当前第1页\共有22页\编于星期三\7点 10.1 磁场 磁感应强度 一 基本磁现象 1 磁铁及其特性 2 电流的磁效应 I N S 奥斯特（Hans Christan Oersted，1777-1851） 丹麦物理学家，发现了电流对磁针的作用，从而导致了19世纪中叶电磁理论的统一和发展。 安培 电流与电流、电流与磁铁之间的相互作用与磁铁和磁铁之间的相互作用具有相同的性质。 当前第2页\共有22页\编于星期三\7点 原子核外的电子绕核高速运动，同时电子还有自旋运动, 这些运动整体上表现为分子环流，这便是物质磁性的基本起源。 整个物体的磁效应就是所有分子电流对外界磁效应的总和。物质磁性的本质在于其分子电流的有序排列 。 - + N N S 二 磁性的起源 ——安培假说 分子环流说至今还只能是一个假说: 三个疑点还未查明 一切磁现象都起源于电流。 ——安培假说(1822年) 磁铁的磁性是由于其中存在着微小的环形分子电流. 当前第3页\共有22页\编于星期三\7点 ¤ 中子的自旋磁矩(spin magnetic moment) 中子是电中性的，可是中子具有自旋磁矩。 地质考古学发现, 在地球漫长的演化历史中, 曾有过几次地磁场的极性倒转. 对太阳磁场的观测也发现了其极性反向的证据. 地磁场反向周期大约104～105年, 反向过渡期约103年. 并且, 近百年的观测数据表明, 目前地磁场在衰减, 预计衰减到零后又将继而反向增强. ¤ 地球磁场倒转 ¤ 磁单极子（magnetic monopole） 安培的假说——不存在磁单极子 相对论量子理论——存在磁单极子，并且由此可以解释电荷的量子化。 1931年, 英国科学家狄拉克预言磁单极子的存在； 1982年, 美国斯坦福大学首次宣布发现磁单极子； 2009年9月, 德国科学家首次在实物中发现磁单极子的存在. 当前第4页\共有22页\编于星期三\7点 磁场的基本性质：对运动电荷（电流）有力的作用。 电流 磁场 电流 三 磁场 磁场是一种物质，其物质性体现在： 1）磁场对磁铁、对电流、对运动电荷均有磁作用力； 2）载流导体在磁场中移动时，磁场的作用力对它作功。这表明磁场具有能量. 注意：无论电荷是运动还是静止，它们之间都存在着库仑相互作用，但只有运动着的电荷之间才存在着磁相互作用。 当前第5页\共有22页\编于星期三\7点 原子核表面 ～1012T 中子星表面 ～106T 目前最强人工磁场 ～7×104T 太阳黑子内部 ～0.3T 太阳表面 ～10-2T 地球表面 ～5×10-5T 人体 ～3×10-10T 磁感应强度是反映磁场性质的物理量。 稳恒磁场—在空间的分布不随时间变化的磁场。 当前第6页\共有22页\编于星期三\7点 10.2 毕奥－萨伐尔定律 一 毕奥－萨伐尔定律 1 引入 电流元Idl在空间P点产生的磁场dB为： μ0 称为真空磁导率。 dq→dE→E Idl→dB→B 毕奥－萨伐尔根据电流磁作用的实验结果分析得出，由电流元产生磁场的规律称为毕奥－萨伐尔定律。 2 内容 P α 方向： 右手螺旋法则 当前第7页\共有22页\编于星期三\7点 3 叠加原理 该定律是在实验的基础上抽象出来的，不能由实验直接证明，但是由该定律出发得出的一些结果，却能很好地与实验符合。 电流元Idl 的方向即为电流的方向； 毕奥－萨伐尔定律是求解电流磁场的基本公式，利用该定律，原则上可以求解任何稳恒电流产生的磁感应强度。 4 说明 任一电流产生的磁场 P α a b 当前第8页\共有22页\编于星期三\7点 解题步骤 选取合适的电流元：根据电流分布与待求场点位置； 建立适当的坐标系：根据电流分布与磁场分布特点选取坐标系，使数学运算简单； 写出电流元产生的磁感应强度：根据毕－萨定律； 计算磁感应强度的分布：叠加原理； ★一般说来，需要将矢量积分变为标量积分，并选取合适的积分变量，以便统一积分变量。 二 毕奥－萨伐尔定律应用举例 当前第9页\共有22页\编于星期三\7点 例1: 一段有限长载流直导线,通有电流为 I ,求距 a 处的 P 点磁感应强度。θ1,θ2已知. 解: 选取电流元 Idl 当前第10页\共有22页\编于星期三\7点 讨论: 1. 无限长载流直导线的磁场 2. 半无限长载流直导线的磁场 3. 载流导线延长线上任一点的磁场 当前第11页\共有22页\编于星期三\7点 例2：一正方形载流线圈边长为 b, 通有电流为 I, 求正