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{ 范例 10.1} 运动电荷的磁场. 一带电量为 q 的电荷以速度 v 运动,求运动电荷产生磁感应强度。. [ 解析 ] 如图所示,设导体的横截面积为 S ,单位体积内的电荷数为 n ,一个电荷的带电量为 q ,定向运动的速度为 v 。. 电荷在时间 d t 内运动的距离为 d l = v d t ,. 这段距离内的体积为 d V = Sv d t ,. d l. 具有的电荷个数为 d N = nSv d t ,. S. q. v. 所带的电量为 d Q = qnSv d t ,. 根据毕奥 - 萨伐尔定律. 形成的电流为. I d l.
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{范例10.1} 运动电荷的磁场 一带电量为q的电荷以速度v运动,求运动电荷产生磁感应强度。 [解析]如图所示,设导体的横截面积为S,单位体积内的电荷数为n,一个电荷的带电量为q,定向运动的速度为v。 电荷在时间dt内运动的距离为dl = vdt, 这段距离内的体积为dV = Svdt, dl 具有的电荷个数为dN = nSvdt, S q v 所带的电量为dQ = qnSvdt, 根据毕奥-萨伐尔定律 形成的电流为 Idl 电流元为Idl = qnSvdl = qnSdlv = qdNv。 一个运动电荷产生的磁感应强度为
{范例10.1} 运动电荷的磁场 一个运动电荷产生的磁感应强度 μ0 = 4π×10-7T·m/A,称为真空磁导率;km是恒磁力常量,km = 10-7T·m/A。 如图所示,磁感应强度的方向遵守右手螺旋法则。 如果q是正电荷,场强方向垂直屏幕向里;如果q是负电荷,场强方向垂直屏幕向外。 磁感应强度的大小为 θ是速度方向与场点矢径方向之间的夹角。 y B r O 磁感应强度的大小与场点的方向有关,在某一方向,磁感应强度的大小与距离的平方成比反。 θ 可见:运动电荷的磁场与电场有着紧密联系。 q>0 v x 静止电荷产生的电场强度为 因此 其中k = 9×109N·m2/C2。
沿着速度的方向和反方向,磁感应强度均为零;在垂直于速度的方向,磁感应强度的大小与距离的平方成反比。沿着速度的方向和反方向,磁感应强度均为零;在垂直于速度的方向,磁感应强度的大小与距离的平方成反比。 在沿速度方向的左右两侧,磁感应强度的方向相反。 注意:由于电荷的运动,空间的磁场不是恒磁场。 在其他方向,磁感应强度的大小仍与距离的平方成反比,但受到方向因子sinθ限制,在同样的距离内,其大小比速度中垂线上的场强大小要小。