磁场2011.ppt

磁场的源 磁感应强度 材料： 天然磁铁矿石：四氧化三铁 Fe3O4 人工磁铁：氧化铁 Fe2O3 与一种或多种二价金属氧化物 CuO，MnO, BaO等 的粉末混合高温烧结而成 磁现象 磁性：可吸引铁，镍，钴等物质 磁极：两端处磁性最强 磁力：磁极同性相斥，异性相吸 指向：悬挂的条形磁铁会自动地转向南北方向，指向北方的磁极为北极 N ，指向南方的磁极为南极 S 三.安培分子电流假说 安培分子电流观点：物质的每个分子都存在着回路电流----分子电流 四.磁场 磁作用通过磁场进行 　 讨论： 无论电荷静止还是运动，都会激发电场，?电荷间都存在库仑作用 运动电荷才会激发磁场，?只有运动电荷之间才存在磁相互作用 一.磁感应强度 磁力与q、v、 与磁场方向的夹角? 有关，满足 二.磁感应线 磁场线、 线 规定： 线上任一点的切线方向表该点磁场方向 三.磁场的高斯定理 磁通量：通过磁场中某一曲面的磁力线数 一.电流的磁场 毕奥-萨伐尔定律 [例1]有一长为L的载流直导线，通有电流为I，求与导线相距为a的P点处的磁感应强度 [例2]半径为R的圆形载流导线通有电流I，试求其轴线上P点的磁感应强度 讨论： 圆心处，x 0 [例3]宽度为a的无限长金属薄片，均匀通以电流I。试求薄片平面内距薄片左端为r处P点的磁感应强度 所有的电流线元在P点的磁感应强度同向 二.运动电荷产生的磁场 安培环路定律 结论：只有闭合回路所包围的电流对环流有贡献 [例6]试求一均匀载流的无限长圆柱导体内外的磁场分布。设圆柱导体的半径为R，通以电流I [例7]试求一无限长螺线管内的磁场分布。设螺线管单位长度上绕有n匝线圈，通有电流I 一.洛仑兹力 讨论: 设带电粒子q以初速 进入均匀磁场 2.机理分析 对正电荷载流子 讨论： 导体中自由电子浓度很大 约1029/m3 ，霍耳效应不明显；半导体有明显的霍耳效应 n型半导体：载流子以电子为主 p型半导体：以带正电的空穴为主 [例]一载有电流I、半径为R的半圆形导线, 放在均匀磁场中, 磁场与导线平面垂直, 求该导线所受安培力 讨论： 对任意形状的导线，在任意方向的均匀磁场中，可用等效直导线方法计算所受磁力 闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零 [例]如图的导线，通有电流I，放在一个与均匀磁场垂直的平面上，求此导线受到的磁力 载流线圈的法向：右手四指沿电流流动方向弯曲，大姆指所指方向 矢量式 ? 0：线圈受到的磁力矩为零 均匀磁场中的载流线圈所受合力为零，但力矩不为零 [例5]长直载流导线周围磁感应强度大小可表示为B k/r，k为常数，r为场点至直导线的距离。一长宽分别为a和b的矩形载流线框放在直导线一侧，求此时该线框受到的磁场力 解：四边受磁力方向如图，大小为 三.平行载流导线间的相互作用力 大小为 一.磁力对载流导线的功 一.磁介质的分类 五.铁磁质 1.铁磁质的基本性质 磁滞现象 2.铁磁质的微观解释 磁畴：相邻原子中的电子自旋磁矩自发地平行排列，形成一个个小的自发磁化区 外加磁场 磁场较弱：自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大，反之则逐渐缩小 畴壁运动 去除外磁场：分裂成许多磁畴。由于掺杂和内应力等原因，磁畴之间存在摩擦阻力，使磁畴不能恢复到磁化前的杂乱排列状态 方向沿水平向左 ----向磁场较强的区域运动 方向相反，相互抵消 1导线在2导线处所产生的磁感应强度大小为 方向如图 对2导线上任一电流元的作用力 方向由2导线垂直指向1导线 同理有 方向与 相反 安培定义： cd 受水平向右的安培力作用 移动到c’d’时 磁力的功 d? 二.磁力对载流线圈的功 线圈从?1转到?2时 以上结果具有普遍意义，即电流I 不变时，磁力的功或磁力矩的功为 ：真空中的磁感应强度 ：磁介质磁化而产生附加磁场 磁介质中的磁感应强度为 磁介质中的磁场 定义 ----相对磁导率 根据?r的不同，磁介质分为三类： 顺磁质：?r 1, 即B B0，这是因 与 同向所致，如锰、铝、氧等 抗磁质：?r 1, 即B B0，这是因 与 反向所致，如铜、氢、硫等 铁磁质：?r 1, 即B B0，这是因为 不但与 同向，且比B0大得多，如钴、铁、镍等 顺磁质和抗磁质: ?r值约为1?10-5?1 ----弱磁性物质 铁磁质： ?r 1 ----强磁性物质 定义 ----磁化率 顺磁质：?m 0 抗磁质：?m 0 铁磁质：?m很大 相对磁导率 ?r 1：一般可达102~104，最高可达106 ? 随H而变化，即B与H之间是非线性关系 起始磁化曲线