当前课程知识点:大学物理——电磁学 > 第三章 稳恒磁场 > 3.2 磁场 磁感应强度 > 3.2.2磁场和磁感应强度
在电学中我们学过
静止电荷之间的相互作用力
是通过电场 来传递的
同样的
运动电荷之间的相互作用
也不是超距作用
也是通过一种
特殊形态的物质
磁场来传递的
这种作用机制
可以表示成这样一种形式
而磁场的基本性质之一
是它对
任何置于其中的
其他运动电荷
产生磁场力
简称为磁力
同样的
其它运动电荷
也会产生各自的磁场
而这个运动电荷所受到的磁力
是它所在位置处
由其它运动电荷所产生的磁场施加的
为了定量描述电场的分布
我们引入了电场强度矢量的概念
同样 为了定量描述磁场的分布
我们也需要引入一个矢量
磁感应强度B
这里首先需要说明的一点
是电荷之间的磁相互作用
和电相互作用不同
无论电荷静止还是运动
它们之间都存在着电相互作用
但是 只有运动着的电荷
之间才存在着磁相互作用
如图所示
当一个运动电荷
以速度v
在另外的运动电荷周围运动时
它受到的作用力F
一般总可以表示成两部分
Fe和Fm的矢量和
其中第一部分力Fe
与电荷q的运动速度无关
即使q静止时
它也受到这种力的作用
所以这一部分力是电场力
第二部分力Fm与电荷q的速度有关
v的大小和方向不同
这一部分力的大小和方向也不同
所以这一部分力是磁场力
那么 如何确定
磁场中各点的磁感应强度呢
我们可以设计以下的实验步骤
第一步 首先把一个试验电荷q
置于运动电荷或电流周围某点P
并保持其静止
测出这时它受的电场力Fe
然后让q以速度v通过P点
测出它受到的合力F
根据
求出磁场力Fm
第二步 让q沿不同的方向通过P点
重复第一步的方法测量磁力Fm
这时可以发现
当q沿某一特定方向
或它的反方向运动时
不受磁力
这一方向或它的反方向
就定义为磁感应强度B的方向
第三步
表示q的速度v的方向
和B的方向之间的夹角
则可以发现
磁力的大小与qvsin θ这一乘积成正比
因此我们就用它们的比值表示B的大小
也就是
这样定义的B的大小
与试验电荷无关
它反映该点处磁场的强弱
第四步 当q沿其它方向运动时
它所受磁力的方向
总是与第二步确定的
B的方向垂直
也与q的速度v的方向垂直
结合第三步
可以判定
磁力Fm q的速度v
和磁感应强度B
三者之间满足矢量叉乘的关系
因此可以根据任一次v和相应的Fm的方向
进一步规定B的方向
使它满足这一矢量叉乘关系式
这样经过以上四步
就可以完全确定
磁场各处的磁感应强度了
现在我们总结一下
运动电荷在磁场中所受的磁场力
一个以速度v运动的电荷q
在磁场中受到的磁场力可以表示为
也称为
磁力的大小为
其中θ是速度v和磁感应强度B
之间的夹角
磁力的方向由
也就是以右手四指指向v的方向
然后经小于180度的角
弯向B的方向
此时大拇指的指向
就是v×B的方向
如果q是正电荷
则洛仑兹力的方向就是v×B的方向
如果q是负电荷
则洛仑兹力的方向就是v×B的反方向
当v和B平行或反平行时
洛仑兹力为0
在国际单位制中
磁感应强度的单位为特斯拉
用大写的英文字母T表示
目前常用的另外一个
非国际单位制单位是高斯
符号是G
它与特斯拉的换算关系为
1特斯拉等于10的四次方高斯
-大学物理绪论
--大学物理绪论
-电磁学引言
--电磁学引言
-1.1 库仑定律
-1.1 库仑定律
-1.2 电场 电场强度
--1.2.1 电场
-1.2 电场 电场强度——小测验
-1.3 电场强度的计算(1)
-1.3 电场强度的计算(1)——小测验
-第一章 静电场--WEEK1 作业
-1.3 电场强度的计算(2)
-1.3 电场强度的计算(2)——小测验
-1.4 电场线 电通量
-1.4 电场线 电通量——小测验
-1.5 静电场的高斯定理
-1.5 静电场的高斯定理——小测验
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布——小测验
-第一章 静电场--WEEK2 作业
-1.7 静电场的环路定理 电势
--1.7.3 电势
-1.7 静电场的环路定理 电势——小测验
-1.8 场强积分法求电势
-1.8 场强积分法求电势——小测验
-1.9 电势叠加原理及电势的计算
-1.9 电势叠加原理及电势的计算——小测验
-1.10 等势面 电势梯度
-1.10 等势面 电势梯度——小测验
-1.11 静电场中的电偶极子
-1.11 静电场中的电偶极子——小测验
-第一章 静电场-- WEEK3 作业
-2.1 导体的静电平衡条件
-2.1 导体的静电平衡条件——小测验
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布——小测验
-2.3 静电屏蔽
-2.3 静电屏蔽——小测验
-2.4 有导体存在时静电场量的计算
-2.4 有导体存在时静电场量的计算——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK4 作业
-2.5 静电场中的电介质
-2.5 静电场中的电介质——小测验
-2.6 有电介质时的高斯定理
-2.6 有电介质时的高斯定理——小测验
-2.7 电容 电容器
-2.7 电容 电容器——小测验
-2.8 静电场的能量
-2.8 静电场的能量——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK5 作业
-3.1 稳恒电流
-3.1 稳恒电流——小测验
-3.2 磁场 磁感应强度
--3.2.3磁感线
-3.3 毕奥—萨伐尔定律
-3.3 毕奥—萨伐尔定律——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK6 作业
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理——小测验
-3.5 磁场对载流导线的作用
--3.5.1安培力
--3.5.5电磁炮
--3.5.6磁矩
--3.5.7磁力矩
-3.5 磁场对载流导线的作用——小测验
-3.6 磁场对运动电荷的作用
-3.6 磁场对运动电荷的作用——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK7 作业
-3.7 磁场中的磁介质
-4.1 法拉第电磁感应定律
-4.1 法拉第电磁感应定律——小测验
-4.2 动生电动势
-4.2 动生电动势——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK8 作业
-4.3 感生电动势及感生电场
-4.3 感生电动势及感生电场——小测验
-4.4 感生电动势例题
-4.4 感生电动势例题——小测验
-4.5 涡电流及电磁阻尼
-4.5 涡电流及电磁阻尼——小测验
-4.6 互感与自感
-4.6 互感与自感——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK9 作业
-4.7 磁场的能量和能量密度
-4.7 磁场的能量和能量密度——小测验
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK10 作业