磁场强度..ppt

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1、磁场强度安培环路定律第四节安培（安培（1775-18551775-1855），法国物），法国物理学家，对数学和化学也有贡理学家，对数学和化学也有贡献。他在电磁理论的建立和发献。他在电磁理论的建立和发展方面建树颇丰。展方面建树颇丰。18201820年年9 9月提月提出了物质磁性起源的分子电流出了物质磁性起源的分子电流假设，并在假设，并在1821182118251825年的实年的实验基础上导出两电流元间相互验基础上导出两电流元间相互作用力的公式，后来人们结合作用力的公式，后来人们结合毕奥毕奥萨伐尔定律而将该公式萨伐尔定律而将该公式写成现在通用的安培力公式，写成现在通用的安培力公式，即定培定律。即定

2、培定律。12-4 12-4 磁场强度磁场强度 安培环路定律安培环路定律：自由电荷分布：自由电荷分布：电流分布电流分布电位移矢量电位移矢量磁场强度磁场强度自由电荷分布自由电荷分布电介质性质电介质性质电流分布电流分布磁介质性质磁介质性质 12.4.1 12.4.1 磁场强度磁场强度在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B B与同一点与同一点上的磁导率上的磁导率 的比值称为该点的磁场强度，用的比值称为该点的磁场强度，用H H表示。表示。1.1.定义：定义：通电直长螺线管：通电直长螺线管：无限长载流直导线：无限长载流直导线：B Bn n=I In nH H=I I

3、I II IH H=B B=2 2 2 2 r rr r某点的磁场强度与什么有关呢某点的磁场强度与什么有关呢?在在无限大均匀磁介质内无限大均匀磁介质内,给定点的磁场强度只与导线中的给定点的磁场强度只与导线中的传导电流强度、导线的形状传导电流强度、导线的形状(即电流分布即电流分布)以及给定点相对以及给定点相对于导线的位置有关于导线的位置有关,而与磁介质无关而与磁介质无关.安培安培米米-1-1(A A m m-1-1)在磁场线上任何一点的切线方向在磁场线上任何一点的切线方向磁场线在磁场中某处的面密度磁场线在磁场中某处的面密度3.3.磁场线磁场线(线线)2.2.单位单位:方向方向:4.4.磁场线通量

4、磁场线通量(通量通量)大小大小:通过某给定曲面的通过某给定曲面的 线的条数线的条数通过同一曲面的通过同一曲面的 通量与通量与 通量之间相差通量之间相差 倍倍.?(电场中的环路定律电场中的环路定律)(磁场强度的环流磁场强度的环流)12.4.2 安培环路定律安培环路定律1.垂直电流平面内圆形环路垂直电流平面内圆形环路HIrl2.垂直电流平面内任一环路垂直电流平面内任一环路rdlIdP(1)电流在环路内电流在环路内(2)(2)电流在环路外电流在环路外注意在注意在L L1 1中中 L L2 2A AB BL L1 1 dlIdldlHHdl3.任意环路任意环路(不完全在垂直电流的平面内不完全在垂直电流

5、的平面内)环路包围多根载流导线环路包围多根载流导线4.4.与积分回转方向成右手螺旋的电流为正与积分回转方向成右手螺旋的电流为正,否则为负否则为负.右图所示右图所示:I II I1 12 2I I3 3l lI II I1 12 2I I3 3l l1 1表述：磁场强度沿任意表述：磁场强度沿任意闭合闭合曲线的线积分曲线的线积分,等于这闭合曲等于这闭合曲线所包围的各传导电流强度的线所包围的各传导电流强度的代数和代数和。12.4.2 12.4.2 安培环路定律安培环路定律2.2.公式公式:与积分回转方向成右手螺旋的电流为正与积分回转方向成右手螺旋的电流为正,否则为负否则为负.闭合曲线所包围的电流闭合

6、曲线所包围的电流:是指穿过以它为边线的任一曲是指穿过以它为边线的任一曲面的电流面的电流(曲面的法向规定与曲线的积分方向成右手螺曲面的法向规定与曲线的积分方向成右手螺旋关系旋关系)abcI1I2(对环路对环路c)c)(对环路对环路a)a)(对环路对环路b)b)(1)(1)在各条闭合曲线上在各条闭合曲线上,各点的磁场强度各点的磁场强度 H H的量值是否相等的量值是否相等?等于等于:(2)(2)在闭合曲线在闭合曲线c c上各点的上各点的H H是否为零是否为零?为什么为什么?若环路绕载流导线若环路绕载流导线n n周周-2-2I Iabc12.4.3 12.4.3 环路定律的应用环路定律的应用I II

7、I1.1.无限长通电螺线管的磁场无限长通电螺线管的磁场管内各点均有与轴线相同的磁感应强度管内各点均有与轴线相同的磁感应强度(即管内为均匀磁即管内为均匀磁场场),),而管外侧而管外侧,磁场强度很弱磁场强度很弱,可忽略不计可忽略不计.求长直螺丝线管内部求长直螺丝线管内部P P点的磁点的磁场强度场强度.(.(已知螺线管单位长已知螺线管单位长度上有度上有n n匝线圈匝线圈,通电流为通电流为I)I)解解:如图过如图过P P点作矩形闭合线点作矩形闭合线abcdabcd,根据安培环路定律根据安培环路定律:H HP P+_a ab bc cd dN N匝数匝数:()I II IB Br rR R1 1R R2

8、 20 02.2.环形螺线管环形螺线管同一条磁场线上同一条磁场线上,磁场强磁场强度量值相等度量值相等.r rR R1 1R R2 2.+.H HP P求求P P点磁场强度点磁场强度.取过取过P P点的磁场线为积分环路点的磁场线为积分环路.H Hl ld dl l.=H Hd dl lcos cos 0 0l l0 03.3.均匀通电直长圆柱体的磁场均匀通电直长圆柱体的磁场R Rr r 2.B=r2I0HrR0BrR0能用安培环路定律计算的磁场为能用安培环路定律计算的磁场为:(1)(1)无限长载流直导线的磁场无限长载流直导线的磁场;(2)(2)无限长通电螺线管内部的磁场无限长通电螺线管内部的磁场

9、;(3)(3)环形螺线管的磁场环形螺线管的磁场;(4)(4)均匀通电直长圆柱体的磁场均匀通电直长圆柱体的磁场;(5)(5)无限大导体平板无限大导体平板;分布具有一定对称性的电流的磁场分布具有一定对称性的电流的磁场LP(1)(1)能否用安培环路定律求能否用安培环路定律求P P点点的磁感应强度的磁感应强度?为什么为什么?(2)(2)能否用安培环路定律求线段能否用安培环路定律求线段ABAB在在P P点的磁感应强度点的磁感应强度?为什么为什么?仍仍适用适用.沿沿图示环路有图示环路有注意注意:对于闭合回路对于闭合回路AB(1)(2)(1)(2)答案均是否定的，但理由不同。答案均是否定的，但理由不同。？该

10、导体管可以看为均匀通有电流密度该导体管可以看为均匀通有电流密度 的大圆柱的大圆柱(半径半径R1实心实心)及反向通有电流密度及反向通有电流密度 的小圆柱的小圆柱(半径半径R2)组成组成解解:导体管内电流面密度导体管内电流面密度一根外半径为一根外半径为R1的无限长圆柱形导体的无限长圆柱形导体管管,管内空心部分的半径为管内空心部分的半径为R2,空心空心部分的轴与圆柱的轴相平行但不重合部分的轴与圆柱的轴相平行但不重合,两轴间距离为两轴间距离为a,且且a R2.现有电流现有电流I沿导体管流动沿导体管流动,电流均匀分布在管的电流均匀分布在管的横截面上横截面上,电流方向与管的轴线平行电流方向与管的轴线平行.

11、求求:(1)圆柱轴线上的磁感应强度的大圆柱轴线上的磁感应强度的大小小;(2)空心部分轴线上的磁感应强度空心部分轴线上的磁感应强度的大小的大小.oaR1R2(1)R1实心圆柱在实心圆柱在O轴线上产生磁感应强度轴线上产生磁感应强度根据安培环路定律根据安培环路定律:oaR1R2取以取以 为圆心以为圆心以a为半径的园为积分环路为半径的园为积分环路(2)ooaR1R2取以取以O为圆心以为圆心以a为半径的圆为积分环路为半径的圆为积分环路 通过同一曲面的通过同一曲面的 通量与通量与 通量之间相差通量之间相差 倍倍.在磁场线上任何一点的切线方向在磁场线上任何一点的切线方向磁场线在磁场中某处的面密度磁场线在磁场中某处的面密度大小大小:方向方向:通过某给定曲面的通过某给定曲面的 线的条数线的条数磁场线磁场线(线线)磁场线通量磁场线通量(通量通量)磁场强度磁场强度安培安培 米米-1-1(A A m m-1-1)