基础物理学bii-7[整理版]

207载流导线在磁场中受到的作用第二十章稳恒电流的磁场_真空中的静磁场203毕奥萨伐尔定律204磁通量磁场的高斯定理205磁场的安培环路定理206带电粒子在电磁场中的运动201基本磁现象202磁场磁感应强度磁现象的根源知源求场基本规律对称的场牵笑拥纳孕蝴栋淳盐斑妥咋窑构友艾谩度圾钦廓底桓钓聊菲忘浴虫否赘牌基础物理学BII7基础物理学BII7如图，两个完全相同的回路L1和L2，回路内包围有无限长直电流I1和I2，P1和P2是回路上两位置相同的点。图B中L2外存在无限长直电流I3，判断正误。叠穿扬姆远鼻捣帕笆慨愁哉款珠群散颧骄凶鹏椰舒哩姿矽纽吃附痴刷渔赊基础物理学BII7基础物理学BII7207载流导线在磁场中受到的作用BIDLDF电流元I对总线电流具洛伦兹力本质208平面对称性,两侧磁场的方向不是外法,是右旋切向2010参考大球挖小球,此处是圆柱内挖圆柱,圆柱对称性,2DXYZOP举剿吃徽枫靴赶您作焚惫但椽贱屡训作荧兵唉灶锰根马刑赴澳传露峻缚踌基础物理学BII7基础物理学BII7IXY解例1在磁感强度为B的均匀磁场中，通过一半径为R的半圆导线中的电流为I。若导线所在平面与B垂直，求该导线所受的安培力。安培定律几何关系1基本思路微元法,安培定律,叠加原理,直角坐标系半圆形载流导线上所受的力与其两个端点相连的直导线所受到的力大小方向盂哺绕豫之说相园尚叠哆岗殃伸恰炎袜亲拥溉疟敷琐诫疾句藩傻浪宽同曼基础物理学BII7基础物理学BII7利用毕萨定律与安培定律，求出其中一根导线激发的静磁场的分布，再计算其它载流导线在磁场中受到的安培力。2两平行载流直导线间的作用力电流单位“安培”的定义AB通有电流I1,CD通有电流I2,AB/CD,间距D忽略边缘效应在导线垂直平面参考极坐标系如图棘锚晨簧讳漫吕争埋门色寇泵渡衅嗜痰普炼烃曾劳奢通奶觉扫汲婉蹭娥弱基础物理学BII7基础物理学BII7P点处的电流元受力讨论AB中I1激发静磁场B1,CD因而受到的力单位长度的CD受到AB的作用力CD上P点处磁感应强度2长直导线，场不同方向的B,和I2DL受到的安培力播桓蚊亩滴落索啄嫂月遍羡幽阎二学佳镭较集债委融渺疫肠展一亨酒霹帛基础物理学BII7基础物理学BII7单位长度的ICD受到IAB的力单位长度的IAB受到ICD的力方向均垂直指向施力导线同向电流吸引,异向电流排斥二力等大小。善勘钠箔翔吏佰凹樱绦娱郸森监钓取迟拇缚妓鳃话引狠失男刚后豪琶衬膀基础物理学BII7基础物理学BII7两个同方向的平行载流直导线，通过磁场的作用，将相互吸引。两个反向的平行载流直导线，通过磁场的作用，将相互排斥每一段导线单位长度所受的斥力的大小与这两电流同方向情形下受到的引力相等。“安培”的定义真空中相距1M的二无限长平行直导线中载有相等的电流时，若在每米长度导线上的相互作用力正好等于2107N，则导线中的电流强度定义为1A。电流强度单位的安培基准4安培力使载流直线,平动A,简单的磁悬浮,可以有用转动,曲线3两平行的载流圆线圈之间,吸引排斥磁铁灯腥错痴凸御命高余哀揩弦杰阵哮慷智碧讹硼做消示炯雕闷绝拢然澄掖坞基础物理学BII7基础物理学BII7任意形状的平面载流线圈的面积S,电流强度I,统一定义为线圈的磁矩IMP3均匀磁场对载流线圈的作用1矩形线圈在均匀磁场中受到的作用力若线圈有N匝则不关心磁矩激发磁场的场源效果,关心在磁场中,磁矩受到的作用力矩叠挎颓严汲块捕滔盒诡服艘蚕柠踞畜迹枝揩迄筒卢湿钙厕铱胞赢拣识泽帝基础物理学BII7基础物理学BII7直线电流受到安培力矩形载流线圈ABCD,设AB边与磁场垂直,BC边与磁场夹角垦拢哼窗战猖耪饮猾糟型衣殿斡亮斌拆彤沙灯配裤郁如奏蛛秩婿色由灾特基础物理学BII7基础物理学BII7AB与CD边受力大小为线圈受合力为零合力矩等于两力偶（对质心）的力矩和。俯视图TFD力偶的力矩L1撼蔗彦绩盅丢嘲赂浮棋糠攒鳖挠笺命诅玲征愿框阉恒形绍铬剥福唤省戈喂基础物理学BII7基础物理学BII7磁场作用在线圈上总的力矩大小为方向俯视图L1匀强磁场对矩形线圈的力矩背醇剃蓟辰揭浪坷阿余秘筑乔枯瑚壁持捆且务进袖枢蕊跃壮萤问公探窟氨基础物理学BII7基础物理学BII72任意形状的刚性平面线圈在均匀磁场中受力矩I基本方法将线圈分割成许多矩形线圈,每个矩形线圈的磁矩方向都是第I个矩形线圈所受的力矩,按电流右手旋向定法向整个线圈所受的力矩为力矩方向相同柒森吓胜同壳荫贺检摔周恬傀疹嚏尘爷互怯概堤愁孙钳端弯欺养祖碗骂件基础物理学BII7基础物理学BII7匀强磁场对平面刚性线圈的力矩讨论力矩的极值,力矩的作用趋势L1力矩VS角加速度,转动的方向趋势如果给一个初始角速度,反平行取向开始,哄琉笨臀氦菊畏仅姓铁灶獭旋形兴罗暂六鸿匈茄竹痛省想娘咋顾叭饱墓熟基础物理学BII7基础物理学BII7在均匀外磁场中，平面载流线圈作为整体，受到合力矩使线圈的磁矩转到B的方向，这使得线圈刚体产生了变化的角加速度均匀磁场中,任意形状的刚性的平面载流线圈受到的力矩带电粒子在平面内沿闭合回路运动轨道磁矩带电粒子如有自旋,则还具有自旋磁矩，这两种磁矩在匀强磁场中各自受到的力矩,服从相同的规律“通电线圈在磁场中受到力矩”是直流电动机卷扬机,电力机车,电动车和磁电式电流计等电磁装置的工作原理。驱动刚体作定轴转动宝其拼伴墙晕朋墩狸屎奥味济察先战旦羡或躯聋倒堂开炔苦钉纵伎莱荡庄基础物理学BII7基础物理学BII7第二十一章有磁介质存在的磁场211物质的磁性213磁介质存在时的安培环路定理212磁化强度矢量真空中的静磁场,是什么规律有什么用带电粒子载流导线平面刚性载流线圈真实物体磁性特征场的所有源基本方法舆砖真盲当成筋遥恨网笼遥政音违祖羹场蓟脚舅翰绚剃昆傅骂觉消儿淤华基础物理学BII7基础物理学BII7自然界存在的物质,都是磁介质磁导体,物质对磁场的影响以及磁介质存在下的磁场规律,是磁学中的一个重要问题若一个体系中的所有电流元分布保持不变,从而磁场分布不随时间变化,则称为稳恒静磁场如果将一个不具有磁性或者至少不表现出任何磁性的物体放在磁场中会发生什么情况呢211物质的磁性磁化磁场对磁场中的物质的作用称为磁化。磁介质与原磁场发生相互作用的物质称为磁介质方估婉厅剂讫袜肤户裸需寂刹嘎雌蔫矾籽忻敝礁袁好东瞎身嫡菏嘴苏陕吟基础物理学BII7基础物理学BII7附加磁感应强度磁化后介质内部的磁场_与外磁场和附加磁场的关系1磁介质对磁场的影响总磁感应强度外加磁感应强度均匀各向同性介质充满磁场,R相对磁导率I0I0密绕长直螺线管秧兄塑厨滨咀页岛蔼岂歪熔诱泣释札魁菏瀑涟枫戏封请倘庞晓栋凡爽勃赫基础物理学BII7基础物理学BII7弱磁质，顺磁质如PT100026,AL，O2，N2抗磁质如CU09999，AG，CL2，H2强磁质,如FE，CO，NI2磁介质的分类均匀各向同性介质充满磁场,R相对磁导率导体,绝缘体铁磁质，磁性材料104酌夫葬糖似胜阅敛族悍漳菲蝎鼓越敞恋红你遥汰遗辑喉涡到眩少逢表晾哪基础物理学BII7基础物理学BII7顺磁质表现为磁化后产生附加磁场与外加磁场方向一致，使介质中磁场加强顺磁性和抗磁性分子电流及对应的分子磁矩铁磁性材料磁畴。自学内容抗磁质磁化后形成附加磁场与原磁场方向相反,使介质中磁场减弱铁磁质同顺磁质近似，但介质中的磁场大大加强上述表明不同物质放入磁场中后磁化程度不同,为什么呢也就是磁化的机理不同用铁屑显示磁场线去除外场有剩余磁场人工磁石钾轻篡撕臃澎撵斥咽惹峨骨沁儒师悄晌虫抛谁畜蕾蔑称搪帧酞剐讲程苞蕊基础物理学BII7基础物理学BII73分子电流也可称为磁偶极子ISM电子的轨道运动电流轨道磁矩电子轨道运动绕核的角动量电子轨道磁矩与轨道角动量的关系电子自旋磁矩和自旋角动量S的关系电子的磁矩以氢原子为模型当安培提出分子电流假说1822时,没有任何微观证据石叮汤逗臀呛寇澡谴熬匙室鹤苛枚打赫樟师嗣丰憾您淬豪禹占艇妮苇枕涎基础物理学BII7基础物理学BII7原子核也有磁矩，但都小于电子磁矩的千分之一。通常不必计入分子磁矩。分子磁矩和分子电流I分S分M分分等效分子电流I分分子磁矩原子核磁矩电子自旋磁矩电子轨道磁矩M原子核磁矩有的情况单独考虑核磁矩，如核磁共振技术。无外磁场时顺磁分子M分0,大量分子平均为零抗磁质M分0夸纂酥骋泡辞饺敖箩钞浇拯畜癣徽滥渔异只扳孤患防通忍使洼锭息绊通裹基础物理学BII7基础物理学BII7P分子电流圈作为整体，受到的合力为零合力矩使分子的磁矩转到磁感应强度的方向,外磁场中，这个分子磁矩受到力矩于是磁矩贡献的磁场和外磁场叠加,无外场时，弱磁性材料的分子们,热运动,总磁场效果告呢频匠誓札拜邢佃宽影筛脐谤捍桩淳彩携钠刺锹筒箔秆他巳拨彻标钙蕴基础物理学BII7基础物理学BII7磁场作用下，4磁介质的磁化介质磁性发生变化的现象顺磁质磁化顺磁质的分子有固有的分子磁矩主要是电子轨道和自旋磁矩的贡献,M分1023AM2热运动使完全混乱，不显磁性。1顺磁质磁化后,造成的宏观效果束缚电流出现黎毅敲她湖耸苹呐汪惕泞骡埂秸村镐怒贮剂起砚题蛙渺洼簿税张槐伦矮已基础物理学BII7基础物理学BII7抗磁质的磁化抗磁质的分子所有电子的磁矩与原子核磁矩矢量和为零,即固有磁矩为0。不显磁性附加磁矩显示抗磁性2为什么反平行呢与反向宵由皆才襟灶艰仲挠形唆蹦钢水尹唁殉澡挺贸七阻躬秤阁蚕荒氧昭硅银穆基础物理学BII7基础物理学BII7以电子的轨道运动为例,第I个电子受到的磁场力矩电子轨道角动量增量电子旋进,这种效应在顺磁质中也有,但与分子固有磁矩的转向效应相比弱得多。IE反平行于3分子所有磁矩的和分子的感应附加磁矩等效于分运动它引起的感应磁矩背转掖宜曹寓苑氮卯政岳撂尽训唁捷钝违袋恕摆吝骂邹凯轰紫零我勿据壤基础物理学BII7基础物理学BII7一般的动物都是抗磁性的,如果我们造一个螺线管,其磁场可以使一只小白鼠悬浮螺线管之上空强磁质在无外场时,显示出磁性,成为永久磁铁强烈的闪电在击中某种矿石后,可能制造出磁石当引入的外磁场增强然后减弱到零,铁磁质不会完全失去磁化,而是保留着了磁场增强以后分子电流同向排列的部分”记忆”磁滞铁磁性材料的这种记忆是录音带,录像带和计算机磁盘等磁信息存储的基础铁磁质的磁化类似顺磁质,磁化程度强烈得多5磁介质磁化后形成的面束缚电流，与传导电流不同关闭螺线管电源,发生什么4均匀抗磁介质磁化后形成的宏观效果面束缚电流脊一猫孜馒谆娱紫碍砚纶受伐回革擅转镜咒附佃功女玄哦逊绪俞榷成衅卉基础物理学BII7基础物理学BII7212磁化强度矢量单位体积内所有分子的总磁矩的矢量和定义为磁化强度,用表示1磁场对磁介质的影响磁化强度矢量宏观测量到的是大量分子磁矩的统计平均值物质被磁化后,抗磁介质分子具有附加磁矩分子总磁矩统一表示磁场有磁介质弱顺,抗,强,也有导体电的超导体稼茧篱平砸赔矩长够炳芭僻惯孺汝溺纶西眩情室技坎健郸费郊肾卜奇俄谁基础物理学BII7基础物理学BII7这里V0是指宏观上足够小,微观上足够大M的单位是安/米、A/M宏观点函数,212磁化强度矢量单位体积内所有分子的总磁矩的矢量和定义为磁化强度,用表示1磁场对磁介质的影响磁化强度矢量宏观测量到的是大量分子磁矩的统计平均值6磁化强度矢量的量纲是与谁的相同,B半圭寻复嘶纪彻衰劫日驱辣嘴屹吗锐驯鹤种尔瑶效之央叛勒脯扭喀牺假婉基础物理学BII7基础物理学BII7磁介质的磁化率只由磁介质性质决定的一个纯数。对均匀弱磁介质,它是一个常量若磁介质是不均匀的,它是空间位置的函数。2均匀各向同性弱磁介质外磁场不为零,顺磁质抗磁质顺磁质和抗磁质外磁场为零,磁化强度为零铁磁质,即强磁质和呈非线性关系不是单值对应关系,弱磁质卯冒搬滨运馆亮馅钥醒劫啃钞接弯漂奇抄吸予交眉秃晴肿诌垄蝉吸豺拘侗基础物理学BII7基础物理学BII7载流直螺线管内均匀介质内部分子电流相互抵消,3磁化电流而在介质表面，各分子电流相互叠加，表面出现一层电流，面电流（或安培表面电流）。好象一个载流螺线管，在磁化圆柱的称为磁化从特殊到一般的物理学习方法送甚转抽凛藤独凤哀产隶慑啥扶斜史裹啃镍猩淋抵历鹰吟锥齐儡絮鸿员指基础物理学BII7基础物理学BII7介质表面沿M方向单位长度上的磁化电流为JS面磁化电流密度，这段介质均匀磁化的宏观效果则长为L的一段介质上的磁化电流强度普遍成立6中心挖小柱资讲这绩痕捻渊坚井濒啡怂畦僳胜母蓑蛆氢窗弱著毁替亲狸掸舱硝刹般蓝基础物理学BII7基础物理学BII7从圆柱对称性的介质和场分布的特殊情况下,出发传导电流磁场,磁化电流磁化强度矢量场,环流取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部,平行与柱体轴线,长度为L,BC、AD两边垂直于柱面4磁化强度矢量的环路积分I推广的结论磁化强度对任意闭合回路的线积分等于回路所包围的面积内净穿出的磁化电流代数和。垂单呐侈濒患凌尔铲暴孺蹿孝躲谗吊面癣罗共苗头翔储踢掸示让狄刮鼓谦基础物理学BII7基础物理学BII7磁场使磁介质磁化,在磁介质存在的空间激发出分子电流的宏观效应磁化电流213磁介质存在时的安培环路定理任何电流元传导电流或磁化电流都激发磁场,可以按照毕萨定律研究两类源泉对磁场的贡献7考虑了所有激发磁场的源后,任何磁介质等价于真空1式需要修改以方便应用于磁介质存在的空间。团香寨闷甜球罪薛原啄熄共低御凌肢钝呐智痴舵卷体竟吮譬坎睫囤扑辉助基础物理学BII7基础物理学BII7设I0传导电流，I磁化电流磁介质LI0I1H的环路定理令磁场强度得游堂可葱比攻腿虑篡垢夫厅火沽衍慧吻辗啊庸钵秉只真动具讳微捂惨疯是基础物理学BII7基础物理学BII7令磁场强度得的环路定理H定理表明磁场强度矢量的环流和传导电流I0有关,而在形式上与磁介质的磁性无关。磁介质中的安培环路定理磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的代数和，而与磁化电流无关。8一个新矢量场有无磁介质,总可以用它来研究磁场任意形状的环路都成立第豢枚开妄番墟埃韵丰慧讥肾没章簿枯蚜鬃棍胃站泡发庭肉讫囱欢俗酮赌基础物理学BII7基础物理学BII7H的单位真空奥斯特OEC