南師大電磁學(xué)PPT、hgq2.1磁的基本現(xiàn)象和規(guī)律

第二章恒磁場第二章真空中的穩(wěn)恒磁場在第一章真空中的靜電場中，討論了靜止電荷產(chǎn)生的電場及其電荷間的相互作用，本章將討論運動電荷（電流）產(chǎn)生的磁場及其運動電荷（電流）間的相互作用

運動電荷(電流)周圍不僅存在電場，而且還存在磁場，由穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場是不隨時間變化的磁場，稱作穩(wěn)恒磁場?！?.1磁的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律中國古代對磁現(xiàn)象感性的認(rèn)識:NS磁針

在戰(zhàn)國晚期成書的《呂氏春秋》中，就有“慈石召鐵，或引之也”的話。這種吸鐵性曾被喻為慈母愛戀子女，因此，秦漢以前，都把磁石寫成“慈石”。沈括還著重指出指南針?biāo)傅姆较颉俺Ｎ⑵珫|，不全南也”。這是中國有關(guān)磁偏角的最早記載。明代航海用水羅盤

自南宋至明中葉，中國航海中所用的羅盤，都是“水羅盤”。所謂水羅盤，是指磁針浮于水面，沒有固定支點的水浮針盤。

一、磁現(xiàn)象(magneticphenomenon)1.磁性：所有磁體都具有吸引鐵、鎳、鈷等磁性物質(zhì)的性質(zhì)，這個性質(zhì)稱為磁性。2.磁極：磁鐵磁性最強(qiáng)區(qū)域稱為磁極。磁鐵被懸掛后，指向地理位置北方的磁極為磁北極或N極；指向地理位置南方的為磁南極或S極。N、S極同時存在；且同號磁極互相排斥，異號磁極互相吸引SNSNS§2.1磁的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律類比法“磁荷”模型，磁的庫侖定律磁針和磁針；NSNS與電偶極子類比，一個小磁針可看成一個“磁偶極子”N極帶正磁荷，S極帶負(fù)磁荷

庫侖設(shè)計的實驗證明：點磁荷服從常量——真空磁導(dǎo)率磁場強(qiáng)度磁場磁場強(qiáng)度H與電場強(qiáng)度E完全對應(yīng)假如存在“磁荷”磁庫侖定律：磁場強(qiáng)度：磁場的性質(zhì)高斯定理：環(huán)路定理：磁勢與磁場強(qiáng)度的關(guān)系：磁偶極子的磁勢：磁偶極子在外磁場中的受力：至今未找到磁單極子………S二、電磁相互作用

19世紀(jì)以前，磁和電是獨立發(fā)展的，直到19世紀(jì)20年代后，一系列重要的發(fā)現(xiàn)才把電與磁聯(lián)系起來，才認(rèn)識到電與磁之間有不可分割的聯(lián)系。才使得電磁學(xué)在19世紀(jì)得到非常迅猛的發(fā)展，幾乎達(dá)到完整1820年7月1、奧斯特實驗

與長直載流導(dǎo)線平行放置的磁針在水平面內(nèi)受力偏轉(zhuǎn)奧斯特實驗表明電流磁場磁鐵此實驗：突破了非接觸物體之間只存在有心力的觀念——拓寬了作用力的類型奧斯特：丹麥物理學(xué)家揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的聯(lián)系，是歷史性的突破宣告電磁學(xué)作為一個統(tǒng)一學(xué)科的誕生此后迎來了電磁學(xué)的蓬勃發(fā)展奧斯特實驗的意義：電流磁場電流2.相關(guān)實驗(1)安培實驗平行電流間的相互作用:兩導(dǎo)線電流方向相同時,兩導(dǎo)線相吸;兩電流方向相反時,兩導(dǎo)線相斥通電導(dǎo)線受馬蹄形磁鐵作用而運動(2)磁鐵對電流的作用磁鐵磁場電流

通電螺線管與磁鐵相互作用時顯示出N極和S極（3）通電螺線管與磁鐵相互作用磁鐵磁場電流確定載流螺線管的極性實驗表明載流螺線管相當(dāng)于磁棒，螺線管的極性與電流成右手螺旋關(guān)系電流磁鐵磁場電流磁鐵激發(fā)激發(fā)作用作用

磁鐵磁鐵電流電流都存在相互作用一系列實驗表明電流磁場電流3

磁現(xiàn)象的起源

磁鐵磁場磁鐵實驗表明：磁鐵周圍有磁場，電流周圍也有磁場，它們之間的相互作用是通過磁場進(jìn)行的，而非超距作用。安培提出磁性的起源假設(shè)表明：一切磁現(xiàn)象的根源都是運動電荷(電流)。即磁鐵、電流的本源是運動電荷安培分子環(huán)流假說組成磁鐵的最小單元就是環(huán)形電流——物質(zhì)磁性的基本來源

物質(zhì)之間磁相互作用的本質(zhì)可歸結(jié)為電流（運動著的電荷）之間的相互作用運動電荷磁場運動電荷即磁鐵、電流的本源是運動電荷18物質(zhì)磁性起源不能完全用經(jīng)典理論來描述。量子理論表明，核外電子對磁性有一定的貢獻(xiàn)，但物質(zhì)磁性的主要來源是電子的自旋磁矩，鐵磁物質(zhì)的強(qiáng)烈磁性則與相鄰原子間電子自旋磁矩的交換作用有關(guān)。都不能用經(jīng)典概念予以描述。安培分子電流假說與近代關(guān)于原子和分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識相吻合。原子是由原子核和核外電子組成的，電子的繞核運動就形成了經(jīng)典概念的電流。結(jié)論：

運動電荷在其周圍存在一種看不見、摸不著，但客觀存在的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫磁場，它可以傳遞運動電荷的相互作用。運動電荷處于磁場中，都要受到磁場的作用力，此作用力稱為磁場力。磁場力是通過磁場這種特殊物質(zhì)傳遞的。

運動電荷在磁場中所受的磁場力稱為洛倫茲力20磁場的討論方法點電荷庫侖定律電場強(qiáng)度電流元安培定律磁感應(yīng)強(qiáng)度21二、安培定律反映電流元與電流元之間的磁相互作用1.電流元I任意形狀、大小的電流都是若干個電流元組成的。a.電流強(qiáng)度與線元的乘積：b.矢量性：電流元的方向為的方向c.與運動電荷等效d.非獨立性安培定律——電流之間磁相互作用的基本規(guī)律兩電流元之間的相互作用1）2）將以上兩點歸納起來，并寫成等式寫成矢量式I1dl1I2dl2r12ndF12系數(shù)