大学物理-稳恒磁场

磁场和电场一样，是电磁场的重要部分，其规律比电磁场会更复杂一些。本图概括了磁场、磁场力和磁力做功的基本特点，也列举了相关生活中的应用，希望对物理学习能有所帮助。

稳恒磁场

• 毕奥-萨伐尔定律
  • • 方向
    • 大小
    • 应用
      • 电流磁场
        • 直线电流
          • 方向
            • 右手四指为磁场方向，大拇指为电流方向
        • 弧线电流
          • • • 圆形
          • 方向
            • 右手四指为电流方向，大拇指为磁场方向
        • 螺线管
          • 中间
          • 两端
          • 方向
            • • 右手四指为电流方向，大拇指为磁场方向
      • 运动电荷磁场
        • 方向
          • 规定正电荷运动的方向为电流方向
          • 右手四指为电流方向，大拇指为磁场方向
      • 地磁场
        • 地球磁场最大的作用是形成一道屏障，把宇宙射线偏转到地球的南北两个磁极。地球受到太阳的影响非常大，太阳风在离地球大约64000公里以外，也就是10倍于地球半径的地方，以每秒数百公里的速度飞向地球。太阳风不断冲击着地球外围环境，当粒子流进入地球附近时，一部分会由于受洛仑兹力作用绕过地球，剩下的会被类似磁镜的地磁系统俘获，通常在5至10个地球半径外的距离就被拦截到。 太阳风与地磁场相持形成的曲面是磁层的边界，称为磁层顶。磁层的形成，使地球磁场拦截了太阳辐射来的带电粒子，以及对生命体一般具有危害的宇宙射线，使它们难以到达地面，而是留在高层大气之外，环绕地球流动。这种屏蔽作用对生物的生存与繁衍具有重要意义。
        • 太阳系八大行星磁场强弱
          • 木星
            • 50~100倍
          • 土星
            • 17~34倍
          • 海王星
            • 4~8倍
          • 天王星
            • 3~6倍
          • 地球
            • 0.5~0.6Gs
          • 水星
            • 0.007Gs
          • 火星
            • 0.1%~0.2%
          • 金星
            • 0.1%
  • 磁场的高斯定理
  • 安培环路定理
    • • 路径与电流方向满足右手握旋关系，电流为正
      • 磁场是无源有旋场
        • 闭合的
      • 可以方便求解对称电流的磁场
• 磁场力
  • 安培力
    • • 平行直导线电流的作用
        • 电流方向相同，相互吸引
        • 电流方向相反，相互排斥
      • 直导线电流垂直放置在匀强磁场中
        • IBL
      • 任意闭合的电流导线在匀强磁场中的合外力为0
        • 不能产生平动
        • 但可以转动
      • 两根不平行的直线电流导线
    • 应用
      • 电动机
        • 直流电机
          • 有刷
          • 无刷
            • 控制多个不同位置的电流的磁场，保持持续转动
        • 交流电机
          • 交流感应电机
            • 定子产生旋转磁场，带动转子的转动，由此也是异步电机
          • 永磁同步电机
            • 与交流感应电机的原理相同，不同在于转子上有永磁体磁极
      • 耳机
        • 动圈
        • 动铁
        • 圈铁
      • 电磁炮
        • 轨道式
        • 线圈式
  • 洛伦兹力
    • • 不可以做功
      • 可以使电荷运动轨迹发生偏转
      • 微观的洛伦兹力之和等于宏观的安培力
    • 霍尔传感器
      • 霍尔效应
        • 霍尔电压
          • • 霍尔系数
    • 速度选择器
    • 磁约束
    • 质谱仪
    • 回旋加速器
    • 磁流体发电机
    • 电磁流量计
• 磁力矩
  • • • 电流线圈
      • 磁力矩和产生的转动方向满足右手握旋关系
    • 磁力矩做功
      • • 磁力矩产生的转动方向和给定的转动方向一致时做正功