g0
c 2e
68.5e
基本磁荷g0比基本电荷e大得多，这意味着异性磁荷之 间的吸引力，比起异性电荷之间的吸引力要强得多， 必须在很强的外力作用下才能把成对的相反磁荷分开 。
杨振宁于1983年5月在北京所作的一次学术报告中才盛赞 狄拉克的磁单极子假设，是 “神来之笔”。 著名的美籍 意大利物理学家费米也曾经从理论上考察过磁单极子，一 直认为“它的存在是可能的”。后来的一些物理学家则弥 补了狄拉克理论中的一些困难和不足，给磁单极子的存在 以更坚实的理论根据。
方向：正电荷运动的方向 单位：安培(A)
大学物理
几种典型的电流分布
粗细均匀的 金属导体
粗细不均匀的 金属导线
半球形接地电极 附近的电流
电阻法勘探矿藏 时的电流
同轴电缆中的 漏电流
大学物理
电流强度对电流的描述比较粗糙： 如对横截面不等的导体，I 不能反映不同截面 处及同一截面不同位置处电流流动的情况。
踏破铁鞋无觅处
大学物理
在实验室内，可以利用高能加速器来加速核子用来冲击原子核，使 原来紧密结合的正负磁单极子分离，然后用核乳胶记录它们。这样 的实验已经做了很多次，得到的都是否定的结果。
加速器实验的否定结果，也许是因为加速器的能量不够高。为什么 不利用能量更大的天然的宇宙射线呢？于是，科学家走出实验室， 到大自然中去寻找磁单极子。
磁和电的不对称性在宇宙中也有所反映，不可胜数的天体 以及辽阔无垠的星际空间都具有磁场，磁场对天体的起源、 结构和演化部有着举足轻重的影响；可是电场在宇宙空间 几乎无声无息，对丰富多采的天文学似乎毫无建树。
狄拉克的神来之笔
大学物理
1931年，刚刚对“反电子”的存在做出预言的英国物理学 家狄拉克前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来， 不仅使麦克斯韦方程具有完全对称的形式，而且根据磁单 极子的存在，电荷的量子化现象也可以得到解释。
在导体的电流场中设想
dU
取出一小圆柱体 (长dl
、横截面dS)
dS
dI
由欧姆定律 dU = dIR
Edl = dS(dl /dS)
导体中任一点电流密度的 方向(正电荷运动方向)和 该点场强方向相同，有
dl
= (1/)E = E
电导率： = 1/
E
欧姆定律的 微分形式
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§1 磁场 磁场的高斯定理
火花一闪难定论
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在对磁单极子进行寻找的过程中，人们“收获”到的总是一次又一 次地失望。不过也曾不时地闪现过一两次美妙的希望曙光。
引入电流密度矢量—描写空间各点电 流大小和方向的物理量。
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3. 电流密度 (Current density) 某点的电流密度 方向：该点正电荷定向运动的方向。 大小：通过垂直于该点正电荷运动方向 的单位面积上的电流强度。
dI
d S
导体内每一点都有自己的 ，
= (x, y, z)
即导体内存在一个 场 — 称电流场。
电与磁的不对称
大学物理
电和磁有许多相似之处：带电体周围有电场，磁 体周围有磁场；同种电荷相斥，异种电荷相吸， 同名磁极也相推，异名磁极也相吸；变化的电场 能激发磁场，变化的磁场也能激发生电场……似 乎电和磁是一对对称而和谐的“佳偶”。
电和磁一个最大的不同点：正、负电荷可以单独存在；而磁 体的两极总是成对出现，无论磁针被分割成多少部分，无论 把它分割得多么小，每一部分总是两极对立，共存共亡。
一、磁场
I1
I2
I1
I2
I
N
S
运动电荷
N NS
磁场
运动电荷
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二、磁感应强度矢量
B
1. 定义B的方向.
规定.
B的方向沿运动电荷
F
B
q
v
不受力的方向.
运动正电荷v,
B,
F三者
之间符合右手螺旋关系.
2. 定义B的大小.
B F
qv sin
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单位 (SI). 特斯拉 1特斯拉 = 1牛顿 ·秒/ 库仑 ·米
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三、磁感应线
特点: 有方向的封闭曲线.
四、磁通量
dm B dS
m S B dS
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n
B
dS
五、磁场中的高斯定理
SB dS 0
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B
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sDd S q, sBd S 0
运
和电场的高斯定理相比，可知磁通量反映自然界 动 中没有与电荷相对应的“磁荷”（或叫单独的磁极） 电
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本次课作业：
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1. 预习§14.3 2. 思考题14.1-14.4 3. 习题14.1,14.2,14.3,14.4
电流、电流密度矢量
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1.电流 电流—电荷的定向运动。 载流子—电子、质子、离子、空穴。
2.电流强度 单位时间通过导体某一横截面的电量。
I
lim
t0
q t
dq dt
电流线：类似电力线，在电流场中可画电流线。
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4.电流密度和电流强度的关系 （1）通过面元dS的电流强度
dI = dS = dScos d S
dI
d S
（2）通过电流场中任一面积S的电流强度
I S d S
电流强度是通过某一面 积的电流密度的通量
电荷的运动可形成电 流，也可引起空间电 荷分布的变化
首先检验了露出地面的铁矿石和铁陨石碎片。这些具有磁性的物体，会 像吸铁石一样，吸收从宇宙深处飞来的磁单极子。然而，一无所获。类 似的实验在海底、矿山、深海沉积物和地球大气等，都有人做了多次， 都是以失望告终。
月球上既没有大气，磁场又极微弱，应该是寻找磁单极子的好场所。 1973年科学家对“阿波罗” 飞船运回的月岩进行了检测，而且使用了极 灵敏的仪器即使在月岩中有一个基本磁荷大小的磁单极子也可以检测出 来。但出人意料的是，竟没有测出任何磁单极子。
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在电流场内取一闭合面S，当有 电荷从S面流入和流出时，则S面 内的电荷相应发生变化。
由电荷守恒定律，单位时间内由S 流出的净电量应 等于S 内电量的减少
电流连续性方程 恒定（稳恒）电流条件
S
d
S
d q内 dt
d q内 0 dt
S d S 0
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5.欧姆定律的微分形式
dU—小柱体两端的电压 dI —小柱体中的电流强度
存在。但是狄拉克1931年在理论上指出，允许有磁 荷
单极子的存在，提出：
是
q qm
n 2
式中q 是电荷、qm 是磁荷。 电荷量子化已被实验证明了。
Байду номын сангаас
磁 现 象
然而迄今为止，人们还没有发现可以
的
确定磁单极子存在的实验证据。
根
如果实验上找到了磁单极子，那么磁场的高
源
斯定理以至整个电磁理论都将作重大修改。