2011王第9章-磁学1

nullnull9.1 稳恒电流 电动势 9.2 磁场 磁感应强度 9.3 毕奥-萨伐尔定律 9.4 磁场的高斯定理 安培环路定理 9.5 洛仑兹力 9.6 安培力 9.7 有磁介质存在时的磁场第9章 稳恒磁场（10学时）null方向：正载流子的运动方向。 大小：垂直于正载流子运动方向的 单位面积的电流。q§9.1 稳恒电流 电动势电流的连续性方程 流出闭合面的电流由电荷守恒：外法线方向为正null对稳恒电流，任意封闭曲面内的电量不随时间变化 电流的稳恒条件 电流的连续性方程 二、电源和电动势 ：非静电力与电源 1 非静电力i使正电荷逆着静电场的方向运动2 电源：提供非静电力的装置null3 电动势（1） 定义：电源内部，将单位正电荷从负极板移动到正极板的过程中，非静电力的功。电动势，只与电源本身的性质有关，与外电路无关（2）方向：电源内部，从负极到正极，从低电位指向高电位null（3）计算公式将非静电力的作用看做场的作用 非静电场、外来场若非静电力存在于整个回路中null一、基本磁现象 1. 永磁体天然磁石， 永久磁铁，电磁铁， 地磁等2. 电流的磁作用 1820年奥斯特发现电流对磁铁的作用。 安培实验 磁体对载流线圈的作用3. 磁铁对电流的作用§9.2 磁场 磁感应强度null4. 磁铁对运动带电粒子的作用 磁铁使阴极射线偏转null磁铁与处于超导态的超导体5. MRI和超导 6.电流与电流的相互作用 载流导线间相互作用同向电流相互吸引反向电流相互排斥null电荷之间的相互作用力1. 电场力：与受力电荷的运动速度无关2. 磁力：与受力电荷的运动速度有关运动电荷对运动电荷null讨论磁力是运动电荷之间相互作用的表现1. 电流和电流之间的作用力：电流2. 永磁体 奥斯特发现电流的磁效应以后，安培提出了分子电流假设，使永磁和电流的磁效应有了统一的解释，后来，在经典电磁学范围内，又统一到运动电荷之间的磁作用。磁性的起源null二、磁场与磁感应强度1、磁场：磁场产生磁力的场叫磁场。运动电荷之间 的磁作用是通过磁场传递的。磁场的宏观性质：对运动电荷(或电流)有力的作用磁场有一切物质的共同属性,如有能量动量质量. 但它又有特殊性,如可叠加性注意：电流或运动电荷周围既有电场又有磁场null运动电荷在电磁场中受力：洛仑兹力（磁场力）电场力，与电荷的运动状态无关磁场力，运动电荷才受磁力(电场力)2、磁感应强度null单位：其他常用：高斯(G)磁场的叠加：SI：特斯拉(T)多个磁场源时：q 沿此方向或其反方向运动时，零力线 null 真空的磁导率 (The permeability of free space)大小方向一、毕-萨定律§9.3 毕奥-萨伐尔定律null1.孤立的稳恒电流元不存在。 但此定律是基于实验的。2.电流元的磁场磁感应线为在垂直于电流元的平面内、圆心在电流元轴线上的一系列同心圆。 方向：右手定则。３.电流元不在自身方向上激发磁场.讨论null二、磁场叠加原理实验证明：第i个回路的磁感应强度 多个电流同时存在时,合磁场等于各电流单独产生的磁场的矢量和。nullDue to a Current in a Straight Line例1：载流直导线长L ,电流强度为 I，求距导线垂直距离为 a 处的磁感应强度.解：null Due to a Current in a Straight Line.载流直导线长L ,电流强度为 I，求距导线垂直距离为 a 处的磁感应强度.null讨论（1）无限长直导线  1 = 0 ， 2=π 磁感应线右手螺旋法则（3）场点在直电流或它的延长线上B =0I（2）半无限长直导线端点外,  1= π/2 ， 2=πnull由对称性解:yzxORx方向: + x Due to a Current Loop.例：圆电流（I，R）轴线上的磁场。null(1)方向:x右手定则(2) x = 0 圆心处(3) x >> Rnull例3:求均匀密绕螺线管轴线上的磁场.设其长为L,横截面半径R,单位长度有 n 匝线圈,电流为I. Due to a Current in a Solenoid.p解：dI = nIdlnull方向：右手螺旋pnull（1）无限长螺线管（2）半无限长螺线管端点中心处, 例A1点× × × × × × × × × × × ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． Rθ1θ2null*运动电荷的磁场 The Magnetic Field of Moving Point ChargesISdlI = n q S v单个电荷的磁场 dN = nsdlPqP方向： q＞0 q＜0null例：按玻尔模型， 基态氢原子绕原子核做半径为 0.53×10-10 m的圆周运动，速度为 2.2×106 m/s。求： 这个电子在核处产生的磁场的磁感应强度的大小。解：= 12.5 (T)enull思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：null小 结null一、磁场高斯定理（1）磁感应线上任意一点的切线方向为该点磁感应强度的方向 （2）通过垂直于磁感应线的单位面积上的磁感应线的条数等于该处磁感应强度的大小.磁感应线的作法：性质： （1）磁感应线是闭合曲线。 （2）任意两条磁感应线不能相交。null螺线管的磁感线螺绕环的磁感线nullNS-NS的磁感线条形磁铁的磁感线null圆电流的磁感线直线电流的磁感线null2、磁通量φm (Magnetic Flux)1.定义：通过某一个面的磁力线的条数。2.单位：韦伯 Wb1） 无限小面元2） 有限面积3、磁通量的计算null4 闭合曲面磁感应线穿入磁感应线穿出= 0磁通连续定理Guass’s Law for Magnetism The net flux through a closed surface is zero磁场的高斯定理：null二、安培定理 Ampère’s LawThe line integral of the magnetic field around any closed path is equal to m0 times the net current across the area bounded by the path. nullL：在场中任取的一有向闭合曲线I内 ：与 L 套连的电流 与 L 绕行方向成右手关系时取正值， 成左手关系时取负值。与 L 套连的电流的代数和。+-null(1) 闭合曲线包围一载流长直导线L若L反向null规定：L与I 的方向成右手关系，I > 0ILL与I 的方向成左手关系，I < 0（2）闭合曲线不包围载流直导线（3）多根载流导线null（1）磁场的基本定律（3）I内是闭合稳恒电流（4）I内是与闭合回路相铰链的电流(5) 多匝电流与回路相铰链 N匝电流与回路铰链IInull+2 I5null对于一些对称分布的电流，可以通过取合适的环路L，利用磁场的安培环路定理比较方便地求解磁场分布.三. 安培环路定理在解场方面的应用1. 根据电流分布的对称性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 磁场分布的对称性。2. 根据磁场分布的对称性选择合适的积分路径。步骤：例1：求无限长均匀载流圆柱面( I, R )的磁场。解：由于无限长柱面对称性,BZ = 0 作俯视图，取路径L如图。分析磁场对称性。ABnullABP柱面外： r > R柱面内： r < R=0B=0null例2：求无限长均匀载流圆柱体 ( I, R )的磁场。柱外：r >R柱内：r >B0 , μr>>1, 且μr 随磁场的强弱发生变化。 如坡莫合金、硅钢等。 强顺磁质null自旋null1)、分子电流3、磁介质的磁化2)、磁化电流每个分子等效一个圆电流磁偶极矩(磁矩)介质表面或体内会出现宏观范围内的电流，称为磁化电流或束缚电流。 null3).磁化的微观解释b 抗磁性---感生磁距a 顺磁性---固有磁距表示磁介质磁化程度的物理量(A/m)分子固有磁矩为零， 但在外磁场中会产生与外磁场相反的感应磁偶极矩。在顺磁质中与外磁场方向相同， 在抗磁质中与外磁场方向相反。null介质中？？null真空和稳恒磁场下安培环路定理：根据安培环路定理，（μ= μ0 μr :介质的磁导率）B与H点点对应。有介质时的环路定理：仅有自由电流 B = m r B0null 磁场中沿任一闭合路径的磁场强度的环流，等于该闭合路径所套连的传导电流的代数和。磁介质的磁导率：null例:均匀密绕的细螺绕环,环的平均半径为r, 共绕N匝线圈, 其中通有电流I, 环内充满相对磁导率为r的磁介质,如图, 求环内的磁场强度和磁感应强度. B和H的方向可由右手螺旋法则确定如图.解：根据电流的对称性，可分析出磁场分布，与环共轴的圆周上各点B 的大小相等，方向沿切线。nullP解：由于直螺线管无限长，所以管外null*三 铁磁质1、铁磁质的特性1). μr 很大，其值随磁场强度变化 N：匝数2). 磁滞效应起始磁化曲线H μrnull磁滞回线null2、磁畴磁畴：线度 10-4 cm 的磁畴中，所有原子磁矩的方向均沿着一个方向排列。null磁畴null磁滞损耗 在交变电磁场中，铁磁质的反复磁化将引起介质的发热，称为磁滞损耗。 实验和理论都可以证明，磁滞损耗和磁滞回线所包围的面积成正比 居里点温度升高到一定值，铁磁质变为顺磁质，这一温度为居里点.null3、磁性 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ：软磁材料 应用：硅钢片，作变压器、电机、电磁 铁的铁芯，铁氧 体（非金属）作 高频线圈的磁芯 材料。 特点：磁导率大、矫顽力小、容易磁化也容易退磁、磁滞回线包围面积小、磁滞损耗小。null 特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大，不容易磁化，也不容易退磁，磁滞回线宽，磁滞损耗大。硬磁材料应用：作永久磁铁 永磁喇叭null 应用：作计算机中的记忆元件，磁化时极性的反转构成了“0”与“1”。矩磁材料：特点：磁滞回线呈矩形状磁阻效应：在磁场作用下，磁性金属内部电子自旋磁矩方向发生改变而导致电阻改变的现象。null介质null点电荷电场电流元磁场无限长直电流无限长带电线无限大均匀带电平面