第九章真空中稳恒电流的磁场（ the Magnetic
Field of the Steady Current in Vacuum）
引言,静止的电荷周围存在电场，而运动的电荷
周围不但有电场而且还存在磁场。实则为统一的
电磁场。讲授磁场之前指出两点,
1）我国是发现并最早应用磁现象的国家；
----公元前六、七世纪（春秋战国时期）
菅子,地数,篇中记有：,上有慈石者，其下有铜金
公元前 250年前韩非子,有度,篇中有,司南,
的记载 。宋朝朱彧的,萍洲可谈,中记有：
,舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指
南针。” 明朝郑和七下西洋比哥仑布、达加玛早半世纪。
2）磁现象与电现象有很多相似之处，但要注意
不同之处。
§ 9-0基本磁现象（ Basic Magnetic phenomena）
一、永久磁铁及其特性
天然磁铁 ----磁铁矿（ Fe3O4）
人造磁铁,
N S S N
特性,
1）能吸引铁、钴、镍等物
质 --这种性质叫 磁性
N S
2）具有两极且同性相斥，异性相吸。
N S
3)目前还无法获得磁单极
N S
S N S N S N S N S N S N S N S N
S N S N S N S N
S N S N
磁性、极性和极性的不可分割性
二、电流的磁效应、磁性的起源
两个实验,
N
S F
?
I
S N
示教 1）
示教 2）
I
I I
I
结论, 1）电流周围具有磁性，且电流与磁铁,
电流与电流之间都有具有相互作用,
一个载流线圈的行为与磁铁的行为和
磁铁一样。
2）载流线圈的 N,S极可用右手螺旋法
则定出。
安培假说：（ 1822年）
1）一切磁现象都是电流产生的（或运动电荷）
2）磁铁的磁性是分子电流产生的。
N S
安培假说：（ 1822年）
1）一切磁现象都是电流产生的（或运动电荷）
2）磁铁的磁性是分子电流产生的。
i
- + v?
N
S
磁中性
N
S
N
S
总之：一切磁场的根源都是电流（或运动
的电荷）。磁场力是电荷之间的另一种力。
§ 9-1磁场、磁感应强度,磁场中的高斯定理
（ Magnetic Field, Magnetic Induction,Gauss law in a
Magnetic Field) 一、磁场
S N 磁铁 S N
磁铁
电流 电流
磁场
磁场：磁铁或电流周围存在的一种能传递磁相互
作用的一种物质。
对外表现,1）磁场对磁铁、对电流、对运动电
荷均有磁相互作用；
2）载流导体在磁场中移动时，磁场
的作用力对它作功。
二、磁感应强度
磁
场
0力线
二、磁感应强度
1、磁场对运动电荷作用力的规律
)(B?
A）运动电荷在磁场中
受力垂直于电荷运动
的方向；
B） 存在一个特殊的方
向 ---“0磁场线方向”,电
荷沿这个方向受力为零。
存在一个特殊的平面 ---垂直于 0磁场线的平面,
电荷在这个平面内运动时受力最大。
C）运动电荷所受最大磁
作用力
?? qvF m a x
?
?qv
Fmax 定值。
只决定于
磁场强弱
q
+
v?
N
S
maxF
?
即小磁针北极所指的方向。
2,的定义, B?
0
m a x
?
?
qv
F
B
磁感应强度是一个矢量，其大小等于运动电荷
所受最大磁作用力 与 的比值；其方
向由矢量积 决定。 maxF 0?
qv
0m a x ?? vqF
??
0m a x
0
m a x
?
?
??? vqF
qv
F
B ?
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磁
场
0力线
maxF
?
N
S
q
+
v? B?注意,? 的大小
和方向是分别决定的,
maxF
?
B?
0
m a x
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qv
F
B
磁感应强度是一个矢量，其大小等于运动电荷
所受最大磁作用力 与 的比值；其方
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磁
场
0力线
maxF
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N
S
q
+
v?
? ? ? ?? ? T
mA
N
smC
N
qv
FB ?
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?
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m a x
?
?磁感应强度是描述磁
场强弱的位置点函数。
?单位,
（特斯拉）
B?
三、磁场的形象化、磁场线
n?
B?
ndS
规定,1） 磁场线 上各点的切线方向应代表该点
的磁感应强度的方向。
n
m
dS
dB ??
2）通过垂直于 磁场线 单位面积的 磁场线
数目等于该点磁感应强度的大小。
N S
N N S S N S
I
I
I
磁场线 特点,
1）任何两条 磁场线 不相交且自成无头无尾的闭
合线（涡旋场） 2） 磁场线 越密的地方磁场越强。 磁场线 与电
流流向构成右手螺旋关系。
1、磁通量：通过某一面积的 磁场线 数目。
n?
B?
ndS
n
m
dS
dB ??
Sd?
S
B?
?? ??? Sm SdB
??
四、磁通量、磁场中的高斯定理
用,?m”表示
SdBd m ?? ???B
?
N S 2、磁场中的高斯定理,
0????
S
SdB
??
穿过任一封闭曲面的磁
感应强度的通量恒为零。
磁场是电流产生的，能否通过电流元计算
电流的磁场的磁感应强度呢？
单位：韦伯（ Wb）
Field of the Steady Current in Vacuum）
引言,静止的电荷周围存在电场，而运动的电荷
周围不但有电场而且还存在磁场。实则为统一的
电磁场。讲授磁场之前指出两点,
1）我国是发现并最早应用磁现象的国家；
----公元前六、七世纪（春秋战国时期）
菅子,地数,篇中记有：,上有慈石者，其下有铜金
公元前 250年前韩非子,有度,篇中有,司南,
的记载 。宋朝朱彧的,萍洲可谈,中记有：
,舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指
南针。” 明朝郑和七下西洋比哥仑布、达加玛早半世纪。
2）磁现象与电现象有很多相似之处，但要注意
不同之处。
§ 9-0基本磁现象（ Basic Magnetic phenomena）
一、永久磁铁及其特性
天然磁铁 ----磁铁矿（ Fe3O4）
人造磁铁,
N S S N
特性,
1）能吸引铁、钴、镍等物
质 --这种性质叫 磁性
N S
2）具有两极且同性相斥，异性相吸。
N S
3)目前还无法获得磁单极
N S
S N S N S N S N S N S N S N S N
S N S N S N S N
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磁性、极性和极性的不可分割性
二、电流的磁效应、磁性的起源
两个实验,
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示教 1）
示教 2）
I
I I
I
结论, 1）电流周围具有磁性，且电流与磁铁,
电流与电流之间都有具有相互作用,
一个载流线圈的行为与磁铁的行为和
磁铁一样。
2）载流线圈的 N,S极可用右手螺旋法
则定出。
安培假说：（ 1822年）
1）一切磁现象都是电流产生的（或运动电荷）
2）磁铁的磁性是分子电流产生的。
N S
安培假说：（ 1822年）
1）一切磁现象都是电流产生的（或运动电荷）
2）磁铁的磁性是分子电流产生的。
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N
S
磁中性
N
S
N
S
总之：一切磁场的根源都是电流（或运动
的电荷）。磁场力是电荷之间的另一种力。
§ 9-1磁场、磁感应强度,磁场中的高斯定理
（ Magnetic Field, Magnetic Induction,Gauss law in a
Magnetic Field) 一、磁场
S N 磁铁 S N
磁铁
电流 电流
磁场
磁场：磁铁或电流周围存在的一种能传递磁相互
作用的一种物质。
对外表现,1）磁场对磁铁、对电流、对运动电
荷均有磁相互作用；
2）载流导体在磁场中移动时，磁场
的作用力对它作功。
二、磁感应强度
磁
场
0力线
二、磁感应强度
1、磁场对运动电荷作用力的规律
)(B?
A）运动电荷在磁场中
受力垂直于电荷运动
的方向；
B） 存在一个特殊的方
向 ---“0磁场线方向”,电
荷沿这个方向受力为零。
存在一个特殊的平面 ---垂直于 0磁场线的平面,
电荷在这个平面内运动时受力最大。
C）运动电荷所受最大磁
作用力
?? qvF m a x
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只决定于
磁场强弱
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即小磁针北极所指的方向。
2,的定义, B?
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所受最大磁作用力 与 的比值；其方
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场强弱的位置点函数。
?单位,
（特斯拉）
B?
三、磁场的形象化、磁场线
n?
B?
ndS
规定,1） 磁场线 上各点的切线方向应代表该点
的磁感应强度的方向。
n
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2）通过垂直于 磁场线 单位面积的 磁场线
数目等于该点磁感应强度的大小。
N S
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I
I
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磁场线 特点,
1）任何两条 磁场线 不相交且自成无头无尾的闭
合线（涡旋场） 2） 磁场线 越密的地方磁场越强。 磁场线 与电
流流向构成右手螺旋关系。
1、磁通量：通过某一面积的 磁场线 数目。
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四、磁通量、磁场中的高斯定理
用,?m”表示
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N S 2、磁场中的高斯定理,
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穿过任一封闭曲面的磁
感应强度的通量恒为零。
磁场是电流产生的，能否通过电流元计算
电流的磁场的磁感应强度呢？
单位：韦伯（ Wb）
