高二物理競賽磁感應(yīng)強(qiáng)度課件

7-3磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度在運(yùn)動電荷（或電流）周圍空間存在的一種特殊形式的物質(zhì)。1、概念磁場對磁體、運(yùn)動電荷或載流導(dǎo)線有磁場力的作用；載流導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動時，磁場力要作功——磁場具有能量。2、磁場的特性一、磁場運(yùn)動電荷磁鐵電流電流運(yùn)動電荷磁鐵磁場二、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、引入需要一個既具有大小又有方向的物理量來定量描述磁場。2、實驗：運(yùn)動電荷在磁場中的受力情況–+Fmv3

帶電粒子在磁場中運(yùn)動所受的力與運(yùn)動方向有關(guān).

實驗發(fā)現(xiàn)，帶電粒子在磁場中沿某一特定方向運(yùn)動時不受力，此方向與電荷無關(guān).++實驗結(jié)果：

帶電粒子在磁場中沿其他方向運(yùn)動時，垂直于與特定直線所組成的平面.

當(dāng)帶電粒子在磁場中垂直于此特定直線運(yùn)動時受力最大.大小與無關(guān)

的方向:

的大小:

正電荷垂直于特定直線運(yùn)動時，受力與電荷速度的叉積方向：當(dāng)電荷沿此方向或其反方向運(yùn)動時所受的磁場力為零。磁場中任一點(diǎn)都存在一個特殊的方向和確定的比值Fmax/qv

反映了磁場在該點(diǎn)的方向特征和強(qiáng)弱特征定義矢量函數(shù)B，規(guī)定:3、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義+單位：特斯拉運(yùn)動電荷在磁場中受力+qBvFm7－4畢奧－薩伐爾定律一、畢奧－薩伐爾定律1、引入dq→dE→EIdl→dB→B2、內(nèi)容電流元Idl在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的磁場B為：稱為真空磁導(dǎo)率畢奧－薩伐爾根據(jù)電流磁作用的實驗結(jié)果分析得出，電流元產(chǎn)生磁場的規(guī)律稱為畢奧－薩伐爾定律。P*3、疊加原理任一電流產(chǎn)生的磁場4、說明該定律是在實驗的基礎(chǔ)上抽象出來的，不能由實驗直接證明，但是由該定律出發(fā)得出的一些結(jié)果，卻能很好地與實驗符合。電流元Idl

的方向即為電流的方向；dB的方向由Idl

確定，即用右手螺旋法則確定；畢奧－薩伐爾定律是求解電流磁場的基本公式，利用該定律，原則上可以求解任何穩(wěn)恒載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。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)：解題步驟1.選取合適的電流元——根據(jù)已知電流的分布與待求場點(diǎn)的位置；2.寫出電流元產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度——根據(jù)畢奧－薩伐爾定律；3.選取合適的坐標(biāo)系——要根據(jù)電流的分布與磁場分布的特點(diǎn)來選取坐標(biāo)系，其目的是要使數(shù)學(xué)運(yùn)算簡單；4.計算磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布——疊加原理；一般說來，需要將磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量積分變?yōu)闃?biāo)量積分，并選取合適的積分變量，來統(tǒng)一積分變量。二、畢奧－薩伐爾定律應(yīng)用舉例PCD*

例1

載流長直導(dǎo)線的磁場.解

方向均沿x軸的負(fù)方向

的方向沿x

軸的負(fù)方向.無限長載流長直導(dǎo)線的磁場.PCD+IB

電流與磁感強(qiáng)度成右螺旋關(guān)系半無限長載流長直導(dǎo)線的磁場

無限長載流長直導(dǎo)線的磁場*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)對稱性分析例2圓形載流導(dǎo)線的磁場.p*Bd成對抵消Bp*

3）4）2）

的方向不變(

和

成右螺旋關(guān)系）1）若線圈有匝討論*oI（5）*

Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）xISIS

說明：只有當(dāng)圓形電流的面積S很小，或場點(diǎn)距圓電流很遠(yuǎn)時，才能把圓電流叫做磁偶極子.

例2中圓電流磁感強(qiáng)度公式也可寫成三磁偶極矩++++++++++++pR++*例3

載流直螺線管的磁場

如圖所示，有一長為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.解由圓形電流磁場公式oop+++++++++++++++

討論（1）P點(diǎn)位于管內(nèi)軸線中點(diǎn)若(2)無限長的螺線管

（3）半無限長螺線管或由代入xBO+畢—

薩定律運(yùn)動電荷的磁場實用條件+S四運(yùn)動電荷的磁場解法一圓電流的磁場向外

例4

半徑為的帶電薄圓盤的電荷面密度為,并以角速度繞通過盤心