大学物理与实验(I)7恒定磁场-幻灯片.pptVIP

§7-1 磁场的源 磁现象 材料： 天然磁铁矿石：Fe3O4 人工磁铁：Fe2O3+(CuO，MnO，BaO等)的粉末混合高温烧结而成 三、安培分子电流假说 分子电流假说：为了解释磁性物质磁性的本质，安培假设每个分子中都存在着圆形电流，称作分子电流，分子电流相当于一个基元磁铁。 四、磁场 磁作用通过磁场进行 　 讨论： (1)无论电荷静止还是运动，都会激发电场，所以电荷间都存在库仑作用 (2)运动的电荷才会激发磁场，即只有运动电荷之间才存在磁的相互作用 一、电流的磁场 讨论： (1)圆心处，x =0 讨论： “无限长”螺线管： 转动形成的电流: 一、磁场的高斯定理 [例5]试求一均匀载流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6]试求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 [例7]一无限大导体薄平板通有均匀电流, 面电流密度(即通过与电流方向垂直的单位长度的电流)大小为j。求平面外磁场的分布 解：作矩形闭合回路abcda [例8]半径为R的无限长直导体，内部有一与导体轴平行、半径为a的圆柱形孔洞，两轴相距为b。设导体横截面上均匀通有电流I，求P点处的磁感应强度。 半径为a的无限长载流圆柱体 讨论： (1)均匀磁场中任意形状的导线，可用等效直导线方法计算所受磁力 (2)任意闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零 [例10]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，求此导线受到的安培力 矢量式 ? =0：线圈受到的磁力矩为零 (2)均匀磁场中的载流线圈所受合力为零，但力矩不为零 [例11]与长直载流导线相距r处有一长宽分别为a和b的矩形载流线框，求此时该线框受到的磁场力 一、洛仑兹力 讨论: 设q以初速 进入均匀磁场 2.机理分析 对正载流子 讨论： (1)导体中自由电子的浓度很大(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 一、磁力对载流导线的功 [例12]半径R、载流I的半圆形闭合线圈共有N匝，当均匀外磁场方向与线圈法向成60o角时，求(1)线圈的磁矩；(2)此时线圈所受磁力矩；(3)从该位置转到平衡位置，磁力矩所作的功 (3)线圈从该位置转到平衡位置时 以充满各向同性均匀顺磁质的螺绕环为例 [例16]半径为R1的无限长圆柱导体(? ? ?0)，外有一半径为R2的无限长同轴圆柱面，两者间充满相对磁导率为?r的均匀磁介质。设电流I从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。求磁场的分布 解：作半径为r的圆周为积分回路L 1.铁磁质的基本性质 (3)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 (3)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 霍耳电势差 (2)测定霍耳系数(或霍耳电势差)：可判定载流子正负，测定载流子浓度 cd 受水平向右的安培力作用 移动到c’d’时 §7-7 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 d? 解： (1)线圈磁矩 方向竖直向上 (2)磁力矩: 大小 磁力矩作正功，它使夹角减少到零 ：真空中的磁感应强度 ：磁介质磁化而产生附加磁感应强度 磁介质中 §7-8 磁介质对磁场的影响 定义 ----相对磁导率 一、磁介质的分类 根据?r的不同，磁介质分为三类： (1)顺磁质：?r1, 即BB0：因 与 同向所致，如锰、铝等 (2)抗磁质：?r1, 即BB0：因 与 反向所致，如铜、氢等 (3)铁磁质：?r1, 即BB0：因 与 同向且大得多，如铁、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： ?r1 ----强磁性物质 磁介质表面出现磁化电流 顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方向一致，抗磁质则相反 二、磁介质中的安培环路定律 无磁介质时有 令 ----磁介质的磁导率 令 ----磁场强度 ----磁介质中的安培环路定理 传导电流 单位：安培/米(A/m) L中包围电流 rR1： R1 r R2： rR2： 磁场分布与电流满足右手螺旋定则 (1)相对磁导率 ?r 1：一般可达102~104，最高可达106 (2)? 随H而变化，即B与H之间是非线性关系 起始磁