2020年高中物理竞赛（基础篇）—电磁学 第五章 真空中的静磁场(共76张PPT)

第五章 真空中的静磁场 真空中的静磁场 尽管人们对物质磁性的认识已有两千多年，但直至19世纪20年代才出现采用经典电磁理论解释物质磁性的代表――安培分子环流假说。而真正符合实际的物质磁性理论却是在19世纪末发现电子、20世纪初有了正确的原子结构模型和建立了量子力学以后才出现。 磁的应用目前越来越广泛，已形成了许多与磁学有关的边缘学科。 图5.1 若干边缘（交叉）磁学 在经典电磁学范围研究物质的磁性时，我们虽然采用传统的观念即安培分子环流假说和等效磁荷两种观点，但必须强调，我们要在原子结构模型和量子力学的基础上建立一个正确的概念，即物质的磁性来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩。 只有这样，我们才能准确理解物质的抗磁性、顺磁性和铁磁性，尤其是磁畴结构在外磁场中的变化是铁磁性物质在外磁场中的磁化特点。 图5.2 电子的轨道磁矩和自旋磁矩 图5.3铁磁性物质在外磁场中的磁化特点 第五章 真空中的静磁场 §5.1 磁现象与安培定律 §5.2 稳恒磁场与毕奥－萨伐尔定律 §5.3 稳恒磁场的基本性质 §5.4 安培力与洛伦兹力  §5.1 磁现象与安培定律 1、基本磁现象 早期磁铁⇔磁铁 条形磁铁与地球磁场之间以及条形磁铁之间的相互作用说明同号磁极相互排斥，异号磁极相互吸引。进一步分析发现将一磁铁可以一直细分成很小很小的磁铁而每一个小磁铁都具有N、S极，自然界中有独立存在的正电荷或负电荷但迄今却未发现独立的N、S极，尽管在近代理论中有人认为可能存在磁单极子 图5.4 条形磁铁 图5.5 条形磁铁之间的相互作用 电流 ⇔ 磁铁 电流 ⇔ 电流 1820年7月21日奥斯特实验打破了长期以来电学与磁学彼此独立发展和研究的界限使人们开始认识到电与磁有着不可分割的联系。 电流对磁铁有的作用，磁铁对电流的作用，电流和电流之间也有相互作用。 法国物理学家安培首先在实验上发现一个载流螺线管的行为很像一根磁棒，并且可以用右手定则来判断载流线圈的极性。 电流 ⇔ 磁场 ⇔ 电流 类似于静止电荷之间的相互作用力是通过电场来传递的,上述的各种相互作用都是通过磁场来传递的1822年安培提出了一个分子电流假说：组成磁铁的最小单元(磁分子)就是环形电流这些分子环流定向地排列起来在宏观上就会显示出N、S极来。 图5.6 奥斯特实验 原子是由带正