2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁感应强度与毕奥－萨伐尔定律.pptx

《2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁感应强度与毕奥－萨伐尔定律.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁感应强度与毕奥－萨伐尔定律.pptx（14页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、磁感应强度与毕奥萨伐磁感应强度与毕奥萨伐尔定律尔定律磁感应强度与毕奥萨伐尔定律磁感应强度与毕奥萨伐尔定律 磁感应强度磁感应强度B电流电流磁场磁场 为定量描述磁场的分布，需要引入一个矢量为定量描述磁场的分布，需要引入一个矢量.在磁场的情况在磁场的情况里，相当于静电场库仑定律的基本规律是安培定律里，相当于静电场库仑定律的基本规律是安培定律.把电流元把电流元 看成试探电流元看成试探电流元，而，而 本是某闭合回路本是某闭合回路 的一部分，整个回路的一部分，整个回路 对试探电流元对试探电流元 的作用力的作用力 应是应是 对对 的的积分积分.电流电流例题例题 求一对平行电流元之间的相互作用求一对平行电流元

2、之间的相互作用力，二者都与联线垂直力，二者都与联线垂直.方向：方向：垂直纸面向里垂直纸面向里，沿联线与沿联线与 方向方向 相反相反.同理，电流元同理，电流元2对电流元对电流元1的作用力的作用力解计算电流元解计算电流元1对电流元对电流元2的作用力的作用力I I2 2dldl2 2I I1 1dldl1 1r12dFdF2121dFdF1212例题例题 求一对垂直电流元间的相互作用力，求一对垂直电流元间的相互作用力，其中电流元其中电流元1沿联线，电流元沿联线，电流元2垂直于联线垂直于联线.而电流元而电流元2对电流元对电流元1的力的力问题：问题：安培定律是否一定满足牛顿笫三定律安培定律是否一定满足牛

3、顿笫三定律?为什么为什么?计算电流元计算电流元1对电流元对电流元2的作用力的作用力 解解dF21I2dl2r12I1dl1在在SI单位制中单位制中仿照电场情况，将上式拆成两部分仿照电场情况，将上式拆成两部分称为磁感应强度矢量称为磁感应强度矢量.其大小由定义式知其大小由定义式知 在在 时，时，最大最大.此时定义空间此时定义空间这一点的磁感应强度这一点的磁感应强度 的的大小为大小为：一些磁场的磁感强度：一些磁场的磁感强度：人体表面：人体表面：10-10 T地球磁场：赤道地球磁场：赤道310-4 T，两极，两极610-4 T电视机内偏转磁场：电视机内偏转磁场：10-1 T大型气泡实验室：大型气泡实验

4、室：1 2 T目目前前实实验验室室值值：瞬瞬态态108 T，恒恒定定1 103 T；超超导导磁磁体体：几十几十T;中子星：中子星：108 T；原子核表面：；原子核表面：1012 T，方向：方向：为零时试探电流元为零时试探电流元 的方的方向为向为 的方向的方向（按右手定则唯一（按右手定则唯一地确定地确定.）单位：单位：1特斯拉（特斯拉（T）=1牛顿牛顿/安培安培.米米=高斯（高斯（Gs）引入磁感应强度并非只此一种，通过磁场对运动电荷的作用引入磁感应强度并非只此一种，通过磁场对运动电荷的作用力以及磁场作用于载流小线圈的力矩，都可引入磁感应强度力以及磁场作用于载流小线圈的力矩，都可引入磁感应强度.毕

5、奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律：真空磁导率：真空磁导率：电流元指向场点：电流元指向场点P的位矢的位矢.：的单位矢量的单位矢量.：导线上的线元，方向与导线内的电流同向：导线上的线元，方向与导线内的电流同向.根据上述磁感应强度的定义式，根据上述磁感应强度的定义式，任何闭合回路产生的磁感应强度是任何闭合回路产生的磁感应强度是由各个电流元产生的元磁感应强度由各个电流元产生的元磁感应强度矢量迭加，故矢量迭加，故 由叠加原理，任意载流导线产生的磁场：由叠加原理，任意载流导线产生的磁场：注意：注意：电流元和场点位矢的方向电流元和场点位矢的方向 磁感强度方向用右手螺旋法则判断磁感强度方向用右手螺旋法则判断说明：说

6、明：这是人们对电流产生的磁场分布做了大量的实验研这是人们对电流产生的磁场分布做了大量的实验研 究而总结出的磁场的基本定律究而总结出的磁场的基本定律;给出了源电流元和场点的磁感强度之间的关系给出了源电流元和场点的磁感强度之间的关系;这是一切电流源产生磁场的基本规律，是计算磁场的这是一切电流源产生磁场的基本规律，是计算磁场的 出发点出发点.毕奥萨伐尔定律的应用毕奥萨伐尔定律的应用计算磁场（磁感应强度）的两种方法：计算磁场（磁感应强度）的两种方法：简便方法：用大小与方向分开处理的方法；简便方法：用大小与方向分开处理的方法；普遍方法：应用矢量的坐标分量法求解。普遍方法：应用矢量的坐标分量法求解。1.先

7、应用对称性或矢量合成法则判定总磁场的方向先应用对称性或矢量合成法则判定总磁场的方向2.将将各各电电流流元元产产生生的的磁磁场场向向总总磁磁场场方方向向投投影影，得得出出总总磁场大小磁场大小。方法一计算步骤：方法一计算步骤：方法二计算步骤：方法二计算步骤：1.选取电流元选取电流元2.判判断断电电流流元元产产生生的的磁磁场场方方向向，将将矢矢量量积积分分转转换换为为各分量的标量积分。各分量的标量积分。利用几何关系，将表达式中的几个变量统一用积分变量利用几何关系，将表达式中的几个变量统一用积分变量 表示，最后积分表示，最后积分 用分量求出总磁场的大小用分量求出总磁场的大小 用方向余弦表示磁场的方向用

8、方向余弦表示磁场的方向A A1 1A A2 2aP Pl l已知：已知：I，L，a解：解：由毕奥萨伐尔定律由毕奥萨伐尔定律(1).直电流的磁场直电流的磁场专题讨论专题讨论：判判断断电电流流元元Idl在在P点点产产生生的的磁磁场场方方向向垂垂直屏幕向里，则有直屏幕向里，则有由几何关系：由几何关系：代入上式，有代入上式，有B的方向：垂直屏幕向里。的方向：垂直屏幕向里。A A1 1A A2 2aP Pl l P点在导线的延长线上点在导线的延长线上 导线无限长导线无限长讨论：讨论：导线半无限长，导线半无限长，P点与导线一端连线垂直导线点与导线一端连线垂直导线磁力线是一些同心园，磁力线是一些同心园，电流

9、与磁力线满足右电流与磁力线满足右手螺旋关系手螺旋关系(2)(2)圆电流轴线上的磁场圆电流轴线上的磁场已知：已知：I，R解：解：判判断断电电流流元元在在P点点产产生生的的磁磁场场方方向向dB如图所示如图所示.由毕奥萨伐尔定律由毕奥萨伐尔定律由电流对由电流对z z轴的对称性轴的对称性PIxyzORz由几何关系：由几何关系：上式代入上式代入讨论：讨论：（1）圆心处圆心处 z=0B的方向：垂直电流平面沿的方向：垂直电流平面沿z轴正方向，符合右手螺旋法则轴正方向，符合右手螺旋法则PIxyzORz 圆心处磁场最强，圆心处磁场最强，离圆心越远，磁场越弱。离圆心越远，磁场越弱。与均匀带电的园环轴上的与均匀带电的园环轴上的电场分布不同电场分布不同(P10).