大學(xué)物理學(xué)電子教案電流、電源、磁場(chǎng)和畢奧-薩伐爾定律11-1恒定電流11-2電源電動(dòng)勢(shì)11-3磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度11-4畢奧-薩伐爾定律復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)的能量

能量密度靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，其內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零，內(nèi)部沒(méi)有電荷作定向的宏觀運(yùn)動(dòng)。如果把導(dǎo)體接在電源的兩極上，則導(dǎo)體內(nèi)任意兩點(diǎn)之間將維持恒定的電勢(shì)差，在導(dǎo)體內(nèi)維持一個(gè)電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的電荷在電場(chǎng)力的作用下作宏觀的定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。Uv恒定電流1、形成電流的條件2、電流的方向自由移動(dòng)的電荷導(dǎo)體兩端要存在有電勢(shì)差正電荷移動(dòng)的方向++++++

11-1恒定電流一電流電流密度1電流為電子的漂移速度大小單位:1A

定義：為通過(guò)截面S的電荷隨時(shí)間的變化率.2電流密度該點(diǎn)正電荷運(yùn)動(dòng)方向方向規(guī)定：大小規(guī)定：等于在單位時(shí)間內(nèi)過(guò)該點(diǎn)附近垂直于正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積的電荷例（1）若每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，問(wèn)銅導(dǎo)線中自由電子數(shù)密度為多少？

（2）家用線路電流最大值15A，銅導(dǎo)線半徑0.81mm此時(shí)電子漂移速率多少？（3）銅導(dǎo)線中電流密度均勻，電流密度值多少？解(1)(2)(3)11-2電源電動(dòng)勢(shì)非靜電力:能不斷分離正負(fù)電荷使正電荷逆靜電場(chǎng)力方向運(yùn)動(dòng).電源：提供非靜電力的裝置.非靜電電場(chǎng)強(qiáng)度:為單位正電荷所受的非靜電力.電動(dòng)勢(shì)的定義：?jiǎn)挝徽姾衫@閉合回路運(yùn)動(dòng)一周，非靜電力所做的功.+++---電動(dòng)勢(shì)+電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

**正極負(fù)極電源+_

電源電動(dòng)勢(shì)大小等于將單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移至正極時(shí)非靜電力所作的功.電源電動(dòng)勢(shì)靜止電荷——靜電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷——電場(chǎng)、磁場(chǎng)穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不隨時(shí)間變化——穩(wěn)恒磁場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)內(nèi)容：描述磁場(chǎng)的基本物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度電流磁場(chǎng)的基本方程——Biot-savart定律磁場(chǎng)性質(zhì)的基本方程——高斯定理與安培環(huán)路定理磁場(chǎng)對(duì)電流與運(yùn)動(dòng)電荷的作用——Lorentz力、Ampere力

磁性天然磁石成人工磁鐵吸收鐵(Fe)，鈷(Co)，鎳(Ni)的性質(zhì)。

磁體——具有磁性的物體

永久磁體——長(zhǎng)期保持磁性的物體磁極條形磁鐵兩端磁性最強(qiáng)的部分在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的條形磁鐵，在平衡時(shí)總是指向南北方向的，分別稱為磁鐵的兩極（N、S）。不存在磁單極磁力——磁體之間的相互作用，同極相斥，異極相吸一、磁現(xiàn)象及其規(guī)律磁針和磁針載流導(dǎo)線與載流導(dǎo)線的相互作用在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷受到的磁力磁鐵與載流導(dǎo)線的相互作用INSNSNS電流的磁效應(yīng)奧斯特（HansChristan

Oersted，1777-1851）

丹麥物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了電流對(duì)磁針的作用，從而導(dǎo)致了19世紀(jì)中葉電磁理論的統(tǒng)一和發(fā)展。

志同道合二、電流的磁效應(yīng)運(yùn)動(dòng)電荷還要激發(fā)磁場(chǎng)；運(yùn)動(dòng)的電荷在電磁場(chǎng)中將受到磁場(chǎng)力的作用；一切磁現(xiàn)象起源于電荷的運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)力就是運(yùn)動(dòng)電荷之間的一種相互作用力。小結(jié)11-3磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度在運(yùn)動(dòng)電荷（或電流）周?chē)臻g存在的一種特殊形式的物質(zhì)。1、概念磁場(chǎng)對(duì)磁體、運(yùn)動(dòng)電荷或載流導(dǎo)線有磁場(chǎng)力的作用；載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力要作功——磁場(chǎng)具有能量。2、磁場(chǎng)的特性運(yùn)動(dòng)電荷磁鐵電流電流運(yùn)動(dòng)電荷磁鐵磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)P*

3、磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)二磁感強(qiáng)度的定義帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān).

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場(chǎng)中某點(diǎn)P

沿某一特定方向（或其反方向）運(yùn)動(dòng)時(shí)不受力，且此特定方向與小磁針指向一致.++

帶電粒子在磁場(chǎng)中沿其他方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其受力

垂直于與該特定方向所組成的平面.

當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中垂直于此特定方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大.大小與無(wú)關(guān)單位

特斯拉+

磁感強(qiáng)度的定義：若帶電粒子在磁場(chǎng)中某點(diǎn)向某方向運(yùn)動(dòng)不受力，且該方向與小磁針在該點(diǎn)指向一致，此特定方向定義為該點(diǎn)的的方向.

磁感強(qiáng)度大小運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力P*一畢奧—薩伐爾定律(電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng))真空磁導(dǎo)率任意載流導(dǎo)線在點(diǎn)P

處的磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度疊加原理11-4畢奧-薩伐爾定律12345678例判斷下列各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的方向和大小.+++1、5點(diǎn)：3、7點(diǎn)：2、4、6、8點(diǎn)：畢奧—薩伐爾定律PCD*例1載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).解方向均沿x軸的負(fù)方向二畢奧---薩伐爾定律應(yīng)用舉例

的方向沿x

軸的負(fù)方向.無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).PCD+IB電流與磁感強(qiáng)度成右螺旋關(guān)系半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)*PIBXI

真空中,半徑為R的載流導(dǎo)線,通有電流I,稱圓電流.求其軸線上一點(diǎn)

p

的磁感強(qiáng)度的方向和大小.解根據(jù)對(duì)稱性分析例2圓形載流導(dǎo)線的磁場(chǎng).p*p*

3）4）2）

的方向不變(

和

成右螺旋關(guān)系）1）若線圈有匝討論*IS三磁矩IS說(shuō)明：只有當(dāng)圓形電流的面積S很小，或場(chǎng)點(diǎn)距圓電流很遠(yuǎn)時(shí)，才能把圓電流叫做磁偶極子.

例2中圓電流磁感強(qiáng)度公式也可寫(xiě)成oI（5）*

Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x++++++++++++pR++*例3載流直螺線管的磁場(chǎng)如圖所示，有一長(zhǎng)為l,半徑為R的載流密繞直螺線管，螺線管的總匝數(shù)為N，通有電流I.設(shè)把螺線管放在真空中，求管內(nèi)軸線上一點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度.解由圓形電流磁場(chǎng)公式oop+++++++++++++++討論（1）P點(diǎn)位于管內(nèi)軸線中點(diǎn)若(2)無(wú)限長(zhǎng)的螺線管

（3）半無(wú)限長(zhǎng)螺線管或由

代入xBO長(zhǎng)直密繞螺線管軸線上磁場(chǎng)小結(jié)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷磁