资源描述
8.1 8.1 电流电流一、电流和电流密度一、电流和电流密度第八章恒定电流的磁场第八章恒定电流的磁场二、二、欧姆定律的微分形式欧姆定律的微分形式12+一一.电流强度电流强度(electric current)：电流电流：单位时间内通过导体任：单位时间内通过导体任一横截面一横截面S 的电荷量。的电荷量。单位单位：安培：安培(1A=1库仑秒库仑秒)方向：正电荷定向运动方向方向：正电荷定向运动方向为正方向为正方向电流是标量；电流是标量；在导体内电流只可能有两种方向。在导体内电流只可能有两种方向。恒定电流：恒定电流：导体中的电流不随时间而变化。导体中的电流不随时间而变化。3 当电流沿导线（横截面均匀）流动时，电流在同当电流沿导线（横截面均匀）流动时，电流在同一截面上各点的分布是均匀的，但是如果导体的横截一截面上各点的分布是均匀的，但是如果导体的横截面不均匀（大块导体），则导体内各处的电流分布就面不均匀（大块导体），则导体内各处的电流分布就不再均匀了，如图所示：不再均匀了，如图所示：因此，因此，为了描述电流在导体内部各点的分布情况为了描述电流在导体内部各点的分布情况，引，引入入电流密度电流密度的概念。的概念。4二二.电流密度电流密度 是矢量，是矢量，其方向代表该点电流的其方向代表该点电流的方向，数值等于单位时方向，数值等于单位时间内通过单位垂直截面间内通过单位垂直截面的电量（即通过单位垂的电量（即通过单位垂直截面的电流）。直截面的电流）。8.1 8.1 电流电流5 通过导体任一有限截面的电流通过导体任一有限截面的电流 为：为：一般情况一般情况,导体中的电流密度是空间和时间的矢导体中的电流密度是空间和时间的矢量函数量函数,电流密度分布是空间的矢量场电流密度分布是空间的矢量场.称为电流场称为电流场.8.1 8.1 电流电流恒定电流恒定电流:6二、欧姆定律的微分形式二、欧姆定律的微分形式欧姆定律欧姆定律 微分微分形式形式：欧姆定律欧姆定律(Ohms law)的积分形式：的积分形式：电导率电导率电阻率电阻率7 一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的，压范围内是成立的，但对于许多导体或半导体，但对于许多导体或半导体，欧姆定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的欧姆定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的实际意义，在电子技术，电子计算机技术等现代实际意义，在电子技术，电子计算机技术等现代技术中有重要作用技术中有重要作用.注意注意欧姆定律的欧姆定律的 微分微分形式形式 表明导体内任一点的电流密度表明导体内任一点的电流密度 与电场强度与电场强度 方方向相同，大小成正比向相同，大小成正比。8 例例2：一内、外半径分别为一内、外半径分别为 和和 的金属圆的金属圆筒，长度筒，长度 ,其电阻率其电阻率 ，若筒内外电势差为，若筒内外电势差为 ，且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少？利用利用98.2 8.2 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度一、磁性现象一、磁性现象二、磁场二、磁场三、磁感应强度三、磁感应强度10一、磁性现象一、磁性现象1、有、有N，S两极；两极；2、同名磁极相斥，异名相吸；、同名磁极相斥，异名相吸；3、磁单极子不存在。、磁单极子不存在。1.永磁现象永磁现象人工人工:铁、钴、镍等合金；铁氧体；铁、钴、镍等合金；铁氧体；稀土金属合金等。稀土金属合金等。（磁铁）（磁铁）2.磁铁的性质磁铁的性质:NS8.2 8.2 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度NSNS11二、磁场二、磁场1.奥斯特发现奥斯特发现:(1820)通电导线或线圈与磁铁的作用通电导线或线圈与磁铁的作用.磁铁磁铁磁铁磁铁电流电流电流电流磁场磁场揭揭示示2.磁场的性质磁场的性质:(1)对处于磁场中的运动电荷、载流体或磁铁等均有对处于磁场中的运动电荷、载流体或磁铁等均有磁力作用。磁力作用。(2)载流体在磁场中运动时载流体在磁场中运动时,磁场的作用力会对它做功磁场的作用力会对它做功.磁场是矢量场磁场是矢量场,在磁场中某点的方向在磁场中某点的方向,规定为规定为:小磁小磁针静止时针静止时,小磁针小磁针N极所指方向为该点磁场方向极所指方向为该点磁场方向.8.2 8.2 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度12三、磁感应强度三、磁感应强度2.电流元在磁场中受力情况：电流元在磁场中受力情况：实验表明：实验表明：8.2 8.2 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度13大小：大小：方向方向:为该点处小磁针静止时为该点处小磁针静止时N极指向极指向.在在(SI)制中制中:8.2 8.2 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度148.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用一、毕奥一、毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律二、毕奥二、毕奥-萨伐尔定律的应用萨伐尔定律的应用三、运动电荷的磁场三、运动电荷的磁场15 1.1.定律：载流回路的定律：载流回路的任一电流元任一电流元 ,在空间任在空间任意一点意一点 处所产生的磁感处所产生的磁感应强度为应强度为 其中其中 是电流元是电流元 到场点到场点 的径矢的径矢。的大小为：的大小为：的方向为：的方向为：所决定的方向。所决定的方向。一、毕奥一、毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用16任意形状的载流导线所产生的磁感应强度为：任意形状的载流导线所产生的磁感应强度为：矢量积分矢量积分!二、毕奥二、毕奥-萨伐尔定律的应用萨伐尔定律的应用解题步骤解题步骤:方向方向:图示图示!(3)分析对称分析对称,建立坐标系建立坐标系,则则:8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用17解解:例例3.3.载流直导线的磁场。已知载流直导线的磁场。已知如图如图,取电流元取电流元:化简得化简得:8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用18特例：无限长导线：特例：无限长导线：8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用19解解:如图如图:取电流元取电流元由对称由对称:方向如图方向如图.例例4.4.载流圆线圈轴线上的磁场载流圆线圈轴线上的磁场。已知已知8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用yz20特例特例:1.在圆心处，在圆心处，8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用21例题例题4.求圆弧电流弧心处的磁感应强度求圆弧电流弧心处的磁感应强度.解解:8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用22例题例题5.求图示求图示0点的磁感应强度点的磁感应强度.0解解:本题可视为圆电流和无限长直电流各自在本题可视为圆电流和无限长直电流各自在0点产生磁感应强度的叠加点产生磁感应强度的叠加.圆电流圆电流无限长直电流无限长直电流8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用23+pR+例例6：载流直螺线管的磁场载流直螺线管的磁场解解 由圆形电流磁场公式由圆形电流磁场公式o 如图所示，有一长为如图所示，有一长为l,半径为半径为R的载流密绕的载流密绕直螺直螺线管线管，单位长度上有，单位长度上有 匝线圈，通有电流匝线圈，通有电流I.设把螺线设把螺线管放在真空中，求管内轴线上任一点处的磁感强度管放在真空中，求管内轴线上任一点处的磁感强度.24op+25(1)无限长的无限长的螺线管螺线管 （2）半无限长半无限长螺线管螺线管将将 代入代入在有限长一端的端口处在有限长一端的端口处26三、运动电荷的磁场三、运动电荷的磁场IS电流电流电荷定向运动电荷定向运动电流元电流元载流子总数载流子总数电荷电荷密度密度速率速率截面积截面积运动电荷产生的磁场运动电荷产生的磁场8.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用278.38.3毕奥毕奥萨伐尔定律及其应用萨伐尔定律及其应用28四磁矩（磁偶极矩）四磁矩（磁偶极矩）IS 如果一个线圈的电流为如果一个线圈的电流为I，线圈面积，线圈面积为为S，线圈平面的法线方向为，线圈平面的法线方向为 ，则定义，则定义载流线圈的磁矩为：载流线圈的磁矩为：说明说明：1.一个载流线圈相当于一个磁偶极子。一个载流线圈相当于一个磁偶极子。2.只有当圆形电流的面积只有当圆形电流的面积S很小，或场点距线圈很远很小，或场点距线圈很远时，才能把载流线圈看成时，才能把载流线圈看成磁偶极子磁偶极子.29p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
展开阅读全文