2020年高中物理竞赛-电磁学篇C—15磁场的源：利用安培环路定理求磁场分布(共20张PPT)

2020高中物理竞赛 电磁学篇C §15-4利用安培环路定理求磁场分布 ----安培环路定律 解题步骤： 根据电流的分布的对称性分析磁场的对称性；选择合适的闭合路径（安培环路）计算磁感应强度 [例1]试求一均匀载流的无限长圆柱导体内外的磁场分布。设圆柱导体的半径为R，通以电流I 解: 取以轴线为中心、半径为r的圆作为积分回路L r>R时： r<R时：穿过积分回路L的电流为 [例2]一无限大导体薄平板通有均匀的面电流密度(即通过与电流方向垂直的单位长度的电流)，大小为j。求平面外磁场的分布 解：作矩形闭合回路abcda 两侧是均匀磁场, 大小相等，方向相反 [例3]试求一无限长螺线管内的磁场分布。设螺线管单位长度上绕有n匝线圈，通有电流I 解：作一矩形闭合回路abcda(如图) 根据安培环路定律 ----均匀磁场 [例4]半径为R的无限长直导体，内部有一与导体轴平行、半径为a的圆柱形孔洞，两轴相距为b。设导体横截面上均匀通有电流I，求P点处的磁感应强度。 解：设导体中电流密度方向垂直于纸面向外 P 电流密度大小为 对半径为R的无限长载流导体 方向如图 补偿法：设想在空洞里同时存在密度为 和 的电流 P 对半径为a的无限长载流圆柱体 方向如图 方向竖直向上 P 一.闭合电流的安培环流特点 设有闭合电流I（如图） 穿过以L为边界包围的S1的电流的环流 §15-5与变化的电场相联系的磁场 穿过以L为边界包围的S2的电流的环流不变 S1 L S2 结论：由于恒定电流总是闭合的，所以安培环路定理的正确性仅与闭合路径有关，而与设想的回路所包围的曲面无关 二、不闭合电流的安培环流特点 有电容存在的电路 穿过以L为边界包围的S1的电流的环流 S1 L S2 三当穿过S的电流Ie和变化电场同时存在时： 上式称为普遍的安培环路定理 §15-6平行电流间的相互作用力 一.平行载流导线间的相互作用力 1导线在2导线处所产生的磁感应强度大小为 方向如图 对2导线上任一电流元的作用力 大小为 方向由2导线垂直指向1导线 同理有 方向与 相反 [例1]半径R、载流I的半圆形闭合线圈共有N匝，当均匀外磁场方向与线圈法向成60o角时，求线圈的磁矩；此时线圈所受磁力矩；从该位置转到平