毕萨定律(解读课件.ppt

1、一、毕一、毕萨定律（萨定律（实验规律实验规律 1820）真空磁导率真空磁导率270/104AN 恒定电流恒定电流的电流元的电流元lId d在在 p点产点产 生的磁场：生的磁场：20d4drrlIB IrBd dplId5.2 毕奥毕奥萨伐定律萨伐定律 BBd d电流电流 I 在在P点的磁场点的磁场：1运动点电荷磁场公式运动点电荷磁场公式 毕毕萨定律：萨定律：Bd dlIdr Sdln,qvrPvvll ddrvrqB4200 点电荷点电荷q在在p点的磁场（点的磁场（vc）：）：0)d(dBlSnB 电流元磁场电流元磁场2证毕。证毕。2020200d4d4)(4)d()d(drrlIrrlnqv

2、SrrvqlnSBlnSB 【思考思考】毕毕萨定律的相对论形式。萨定律的相对论形式。3【例例】直线电流的磁场直线电流的磁场20d4drrlIB 210coscos4d rIBB无限长电流：无限长电流：21,0rIB 20 r1 2 Bp0Ilr Idl r 方向指方向指向里面向里面20sind4drlIB 4I无限长直线电流的磁场无限长直线电流的磁场rIB 20 5【例例】平行直线电流单位长度线段间的作用力平行直线电流单位长度线段间的作用力I1I2dB1B2F1F2国际单位制国际单位制“安培安培”的定义：的定义：N N/m mm m721102,1 FFd若若,则电流强度为则电流强度为AII1

3、21 dIIFF 221021 270/104A AN N dIIBIF 2201211 6【例例】圆电流轴线上的磁场圆电流轴线上的磁场 /dBB0d B204ddrlIB lrIRrlIBd4sin4dd3020/RrxBdIlId/dB Bd o7无限长直电流的磁场无限长直电流的磁场rIB 20 23222032030/)(22d4dxRIRrIRlrIRBB 圆电流中心的磁场圆电流中心的磁场RIB20 RrxBdIlId/dB Bd o8I圆电流的磁场圆电流的磁场9内部轴线上的磁场内部轴线上的磁场nIB0 端口中心处的磁场端口中心处的磁场nIB021 计算各匝圆电流在计算各匝圆电流在 p

4、 点磁场的矢量积分点磁场的矢量积分（教材（教材P249例例8.3）n,I p【例例】密绕长直螺线管轴线上的磁场密绕长直螺线管轴线上的磁场10II通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场nIB0 B115.3、磁场中的高斯定理 安培环路定理理磁场是磁场是“无源场无源场”不存不存“磁荷磁荷”(磁单极子磁单极子)0 B 在任意磁场中，通过任意封闭曲面的磁在任意磁场中，通过任意封闭曲面的磁通量总等于零通量总等于零0d SSB12 寻找磁单极子的实验研究具有重要的的寻找磁单极子的实验研究具有重要的的理论意义。但至今还没发现磁单极子。理论意义。但至今还没发现磁单极子。迪拉克迪拉克（P.A.M.Dirac 1931

5、）指出，指出，已有的量子理论允许存在磁单极子。如果已有的量子理论允许存在磁单极子。如果在实验中找到了磁单极子，磁场的高斯定在实验中找到了磁单极子，磁场的高斯定理和整个电磁理论就要作重大的修改。理和整个电磁理论就要作重大的修改。人们仍然认为：人们仍然认为：磁场是电流或变化的电磁场是电流或变化的电场产生的。场产生的。13 安培环路定理安培环路定理【例例】LlBd d)(210II 用毕用毕萨定律证明（教材萨定律证明（教材 P255）。）。I1LI2 LinIlB0 d d 在恒定电流的磁场中，在恒定电流的磁场中，B 沿任何闭合路径的沿任何闭合路径的线积分等于与路径所线积分等于与路径所“铰链铰链”的

6、电流强度代数的电流强度代数和的和的 0 倍倍 Iin 取正值的方向与取正值的方向与L成右手螺旋。成右手螺旋。141、与、与L“铰链铰链”的电流，可理解为：的电流，可理解为：穿过以穿过以L为边界的为边界的任意形状任意形状曲面曲面的电流的电流曲面曲面S 的的“正面正面”与与 L 成右手螺旋成右手螺旋 LSSjlBd dd d0 关于安培环路定理的讨论关于安培环路定理的讨论15ISjlBLS00 d dd d曲面曲面S 的的正面正面与与 L 成右手螺旋成右手螺旋例如例如ILSSdIj162、对于恒定电流中的、对于恒定电流中的“一段一段”，安培环路安培环路定理不适用。定理不适用。ISjlBLS001

7、d dd d？原因：物理上，恒定电流一定闭合！原因：物理上，恒定电流一定闭合！0dd20 LSSjlB ILS1S2173、安培环路、安培环路定理是基本的规律，而定理是基本的规律，而毕毕萨定律萨定律只是磁场的定义。只是磁场的定义。4、包括、包括非恒定情况非恒定情况的安培环路的安培环路定理定理将在将在8.5 介绍。介绍。jB0 5、安培环路、安培环路定理的微分形式定理的微分形式磁场的旋度磁场的旋度其中，其中，j 为恒定电流的电流密度矢量。为恒定电流的电流密度矢量。jB0 LSSSjSBlBd dd dd d0 18【例例】求密绕长直螺线管的磁场分布求密绕长直螺线管的磁场分布n,I 利用安培环路定

8、理求磁场的分布利用安培环路定理求磁场的分布191、对称性、对称性 Bin 平行于轴线平行于轴线MN关于关于MN 镜象反射镜象反射+电流反向电流反向 体系体系复原复原镜象反射镜象反射 电流反向电流反向BinBin 平行于轴线平行于轴线202、安培环路定理、安培环路定理 Bin均匀分布均匀分布Bin 平行于轴线平行于轴线均匀分布均匀分布L LrB0d Bin均匀分布均匀分布下面分析外部磁场下面分析外部磁场 的分布，再求的分布，再求Bin.21由安培环路定理：由安培环路定理：xBzByB由由B的高斯定理：的高斯定理：0 yBBz与与r无关无关 0 zB,12200in rnrInIBBx 0out Bn,IinB均匀分布均匀分布r3、外部磁场、外部磁场 如何分布？如何分布？r,螺线管螺线管长直电流长直电流jnIB00in 内部磁场：内部磁场：密绕情况密绕情况rIBx 20 外部磁场：外部磁场：0 0 22