第十章磁場(chǎng)§10-2恒定電流§10-4恒定磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)§10-5物質(zhì)的磁性本章內(nèi)容：本章重點(diǎn)：磁場(chǎng)和磁力的計(jì)算本章難點(diǎn)：矢量、積分、場(chǎng)概念§10-3恒定電流的磁場(chǎng)§10-4恒定磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)一磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用力二霍爾效應(yīng)三載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力四磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的力矩五磁力的功本節(jié)內(nèi)容：F=BIl載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力所作的功載流導(dǎo)線AB在均勻磁場(chǎng)所受的磁力：lCDABIFA'B'五磁力的功設(shè)電流I保持不變，磁力的功：×·載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁力矩所作的功見P254例題10－23《拓展》P69－8磁場(chǎng)中介質(zhì)的磁化有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理本節(jié)內(nèi)容：§10-5物質(zhì)的磁性介質(zhì)對(duì)場(chǎng)有影響，總場(chǎng)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)一磁場(chǎng)中介質(zhì)的磁化B0IIIIB1.磁介質(zhì)分類真空充入介質(zhì)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)介質(zhì)均勻充滿時(shí)：定義相對(duì)磁導(dǎo)率：分類B與B0無簡(jiǎn)單關(guān)系每個(gè)分子等效一個(gè)圓電流2.磁介質(zhì)的磁化機(jī)理(半經(jīng)典)每個(gè)分子的固有磁矩核——自旋磁矩電子軌道磁矩自旋磁矩三者矢量和是原子核的自旋磁矩比電子的自旋磁矩小3個(gè)數(shù)量級(jí)，一般情況下可不予考慮。順磁質(zhì)：固有磁矩?zé)o外磁場(chǎng)時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致磁矩?zé)o序排列,整體不顯磁性有外磁場(chǎng)B0時(shí)，在作用下，整體轉(zhuǎn)向順磁質(zhì)抗磁質(zhì)自旋角動(dòng)量對(duì)應(yīng)的磁矩軌道角動(dòng)量對(duì)應(yīng)的磁矩進(jìn)動(dòng)相當(dāng)于(等效)圓電流。其附加磁矩總是與外磁場(chǎng)方向相反.軌道角動(dòng)量繞磁場(chǎng)旋進(jìn).抗磁質(zhì)固有磁矩有外磁場(chǎng)B0時(shí)，－-e－-e感生磁矩3.磁化電流均勻磁化形成面電流,稱為安培表面電流或磁化面電流.4.磁化強(qiáng)度—單位體積內(nèi)分子固有磁矩與附加磁矩的矢量和.

以長(zhǎng)直螺線管內(nèi)的各向同性磁介質(zhì)磁化為例可以證明5.磁化強(qiáng)度與磁化電流的關(guān)系磁介質(zhì)穩(wěn)恒磁場(chǎng)磁介質(zhì)磁化磁介質(zhì)表面產(chǎn)生磁化電流I磁介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生磁極化場(chǎng)二有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理考慮到介質(zhì)的磁化電流，安培環(huán)路定理應(yīng)修改為:定義磁場(chǎng)強(qiáng)度:單位:A/m1.磁場(chǎng)強(qiáng)度2.介質(zhì)中磁場(chǎng)基本規(guī)律安培環(huán)路定理:3.三者的關(guān)系普遍情形：對(duì)于各向同性的磁介質(zhì)：在磁場(chǎng)中沿任一封閉路徑磁場(chǎng)強(qiáng)度H的環(huán)流等于該路徑所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。

兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線通有電流I，如圖所示有三個(gè)環(huán)路L1,L2,L3,試問環(huán)流A.B.C.0D.E.L1L2L3II#1a0603021a下列說法中正確的是：A.

若閉合曲線L內(nèi)沒有包圍傳導(dǎo)電流，則曲線L上各點(diǎn)的H必為零B.閉合曲線L上各點(diǎn)的H為零，則該曲線所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和為零C.H僅與傳導(dǎo)電流有關(guān)D.對(duì)于抗磁質(zhì)，B與H不一定同向。#1a0603022a傳導(dǎo)電流分布對(duì)稱情況下求H磁介質(zhì)均勻情況下求B=μ0μrH4.磁介質(zhì)存在時(shí)安培環(huán)路定理的應(yīng)用R1R2IIμ例半徑為R1的無限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)線均勻通有電流I,外面有半徑為R2的同軸圓柱面,通反向電流I,兩導(dǎo)體之間充滿磁導(dǎo)率為的磁介質(zhì),求磁場(chǎng)的分布。μr1L1解:分析磁場(chǎng)分布的對(duì)稱性：(1)在兩導(dǎo)體之間的磁介質(zhì)內(nèi)取回路L1,根據(jù)有介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理:

軸對(duì)稱。(2)在圓柱體內(nèi)取回路L2.根據(jù)有介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理:

在圓柱面外取回路L3.根據(jù)有介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理:

R1R2IIμμL2r2L3r3Br0磁場(chǎng)與介質(zhì)的相互作用(要掌握)B’由磁化面電流產(chǎn)生磁化強(qiáng)度1.磁場(chǎng)強(qiáng)度定義:2.介質(zhì)中磁場(chǎng)基本規(guī)律安培環(huán)路定理:3.對(duì)于各向同性的磁介質(zhì)：穩(wěn)恒磁場(chǎng)習(xí)題課穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)(靜磁場(chǎng)）高斯定律電流元畢--薩-拉定律整段電流的磁場(chǎng)安培環(huán)流定律應(yīng)用舉例：

1、直線電流：有限長(zhǎng)=>無限長(zhǎng)

2、圓電流

3、載流直螺線管應(yīng)用舉例：

1、均勻載流長(zhǎng)直圓柱體（面）；2、載流直螺線管、螺繞環(huán)

3、無限大均勻載流平面B的通量B的環(huán)流與介質(zhì)相互作用磁場(chǎng)施力于1.運(yùn)動(dòng)電荷2.載流導(dǎo)線3.載流線圈磁力的功：洛侖茲力安培力霍爾效應(yīng)：圓心處

=>無限長(zhǎng)推廣:一段圓弧電流在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度幾種常見電流的磁場(chǎng)分布規(guī)律=>半無限長(zhǎng)有限長(zhǎng)(1)直線電流的磁場(chǎng)I(2)圓形電流的磁場(chǎng)軸線上一點(diǎn)處：⑶載流直螺線管的磁場(chǎng)有限長(zhǎng)：無限長(zhǎng)：⑷均勻載流長(zhǎng)直圓柱體的磁場(chǎng)(7)無限大均勻載流平面的磁場(chǎng).dll...............PL12B內(nèi)=0(5)均勻載流長(zhǎng)直圓柱面：(6)載流螺繞環(huán)：

單位長(zhǎng)電流為i1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義：(1)大小:B=Fm/qv(2)方向:磁場(chǎng)的方向,即小磁針N極的指向2.畢奧—薩伐爾定律：3.磁場(chǎng)疊加原理：或基本概念和規(guī)律4.磁場(chǎng)中的高斯定理：5.安培環(huán)路定理6.幾種常見電流的磁場(chǎng)分布規(guī)律(1)直線電流的磁場(chǎng)有限長(zhǎng)：無限長(zhǎng)：(2)圓形電流的磁場(chǎng)軸線上一點(diǎn)處：圓心處：⑶載流直螺線管的磁場(chǎng)有限長(zhǎng)：無限長(zhǎng)：⑷均勻載流長(zhǎng)直圓柱體的磁場(chǎng)(5)無限大均勻載流平面的磁場(chǎng)⑹運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)7.載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力——安培定律8.載流平面線圈在均勻磁場(chǎng)中所受的磁力矩其中：面電流密度9.運(yùn)動(dòng)電荷在外磁場(chǎng)中所受的磁力——洛侖茲力電磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力10.霍爾效應(yīng)：11.磁力的功若I為常量12.磁場(chǎng)強(qiáng)度H的環(huán)路定理:在磁場(chǎng)中沿任一封閉路徑磁場(chǎng)強(qiáng)度H的環(huán)流等于該路徑所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。即13.在各向同性非鐵磁質(zhì)中同一點(diǎn)處，B與H的關(guān)系為課堂討論題3.在真空中無電流區(qū)域內(nèi)，設(shè)有如圖所示的三種磁場(chǎng)，試根據(jù)穩(wěn)恒電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的基本定理判斷它們是否存在？利用高斯定理和安培環(huán)路定理證明不存在不存在存在4.ab為穩(wěn)恒電流I的一直線段,現(xiàn)以O(shè)為圓心,OP為半徑，在垂直于電流的平面內(nèi)做一圓形回路L,試計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度沿L回路的積分,為什么這一結(jié)果與安培環(huán)路定理的結(jié)論答:不一致？若ab穿過回路L的平面,結(jié)果如何？從中可以得到什么結(jié)論？LIaboP有限長(zhǎng)電流的磁場(chǎng)的環(huán)路積分不符合安培環(huán)路定理,說明安培環(huán)路定理的適用條件是穩(wěn)恒的閉合電流的磁場(chǎng)。9.不對(duì)！H由傳導(dǎo)電流和磁化（束縛）面電流共同產(chǎn)生。10.順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)分類0BHIIIIII鐵磁質(zhì)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)四.基本能力訓(xùn)練題（一）填空題qR運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間：等效圓電流強(qiáng)度：等效圓電流的磁矩：－eDB2.1.R3.a2aBA、B、C受力F1、F2、F3F1：

F2：F3＝7：8：155.方向：方向：大?。捍笮。?.補(bǔ)充：氫原子中，電子繞核沿半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，它等效于一圓形電流。設(shè)電子的質(zhì)量為me，電子電荷的絕對(duì)值為e。其等效圓電流的磁矩大小Pm與電子軌道運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量大小L之比——er解：圓電流強(qiáng)度磁矩大?。航莿?dòng)量大小：如果外加一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)線與軌道平面平行，磁力矩為——erB磁力矩:解：庫(kù)侖力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力：9.補(bǔ)充將一個(gè)Pm的閉合回路移出均勻磁場(chǎng)B的范圍之外，外力必須做功——解：解:用補(bǔ)償法大圓柱電流在P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以有下式求出（安培環(huán)路定理）小圓柱電流在P點(diǎn)3.一長(zhǎng)直導(dǎo)線具有半徑為R的圓截面,通有電流I0，在導(dǎo)體內(nèi)有一半徑為a的圓柱形孔,