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1、9.3 磁场的高斯定理,静电场：,磁 场：,静电场是有源场,一.磁力线,1.规定,(1)方向：磁力线切线方向为磁感应强度,的单位面积上穿过的磁力线条数为磁感,的方向,(2)大小：垂直,应强度,的大小,2.磁力线的特征,(1)无头无尾的闭合曲线,1,直线电流的磁感应线,2,圆电流的磁感应线,3,通电螺线管的磁感应线,4,各种典型的磁感应线的分布：,直线电流的磁感线,圆形电流的磁感线,5,直螺线管电流的磁感线,环形螺线管(螺绕环)电流的磁感线,6,(2)与电流相互套连，服从右手螺旋定则,(3)磁力线不相交,二.磁通量,通过面元的磁力线条数,通过该面元的磁通量,对于有限曲面,磁力线穿入,对于闭合曲面
2、,规定,磁力线穿出,7,三.磁场的高斯定理,磁场线都是闭合曲线,(磁高斯定理),电流产生的磁感应线既没有起始点，也没有终止点，即磁场线既没有源头，也没有尾,磁场是无源场（涡旋场）,例,证明在磁力线为平行直线的空间中，同一根磁力线 上各点的磁感应强度值相等。,解,8,课堂练习,9,现代物理相关信息：,将磁场的高斯定理与电场的高斯定理相比较，可知自然界中没有与“电荷”相对应的“磁荷”（或叫单独的磁极）存在。但是1931年英国物理学家狄拉克曾从理论上预言，可能存在磁单极子(Magnetic monopole)，并且磁单极子的磁荷同电荷一样也是量子化的。近几十年来，从月球岩石到深海沉积物，从高能加速器
3、到宇宙射线，人们一直在捕捉磁单极子踪迹。然而迄今为止,人们还没有发现可以确定磁单极子存在的实验证据。如果实验上找到了磁单极子，那么不仅磁场的高斯定理以至整个电磁理论都将作重大修改，而且将深刻影响有关基本粒子的构造、相互作用的“大统一理论”、宇宙的演化等重大理论问题。,10,将电场和磁场对比：,qm 磁 荷,由电场的高斯定理,可把磁场的高斯定理写成与电场类似的形式,q0 自由电荷,见过单独的磁荷吗？,11,1931年 Dirac 预言了磁单极子的存在,量子理论给出电荷 q 和磁荷 qm 存在关系：,预言：磁单极子质量：,这么大质量的粒子尚无法在加速器中产生。人们寄希望于在宇宙射线中寻找。,只要存在磁单极子就能证明电荷的量子化。,12,唯一的一次，从宇宙射线中捕捉到磁单极子的实验记录：,斯坦福大学Cabrera等人的研究组利用超导线圈中磁通的变化测量来自宇宙的磁单极子。基本装置:,有磁单极子穿过时，感应电流,13,4匝直径5cm的铌线圈，连续等待151天,以后再未观察到此现象,结论：目前不能确认磁单极子存在！,
