《磁介质动生电动势》PPT课件.ppt

磁场中的磁介质,7-8-1物质的磁性 磁介质对磁场的影响,真空中,有介质时,一. 磁介质的分类,7-8 磁介质,介质的相对磁导率,顺磁质 抗磁质 铁磁质,类比电介质 中的电场,传导电流产生,与介质有关的电流产生,在介质均匀充满磁场的情况下,氧气、空气、铝,铜、汞、铅,铁、钴、镍,7-8-2 磁介质的磁化机理 磁化电流,1. 分子电流 分子磁矩 磁偶极矩 每个分子等效一个圆电流,讨论加外磁场,（1）、,（2）、,称为分子的抗磁效应,顺磁质,无外场时,加外场时,分子磁矩要受到一个力矩M的作用， 使分子磁矩转向外磁场的方向。,但,显顺磁质,磁畴,铁磁质,抗磁质,无外场时,加外场时,显抗磁质,783 磁介质的磁化 磁化强度,单位体积内分子磁矩矢量和,无外场时,加外场时,考虑顺磁质,1.磁化强度,下面讨论磁化强度的路径积分,磁介质外部,7-8-4 磁场强度H H的环路定理,各向同性,一.有介质时的环路定理,例 在螺绕环上密绕线圈共400匝， 环的平均周长是40cm，当导线内通有电流 20A时，利用冲击电流计测得环内磁感应强 度是1.0T，计算 (1)磁场强度; (2)磁化强度; (3)磁化率; (4)磁化面电流和相对磁导率。,解：,(1),=7.76105(A/m ),=3.1105(A ),=39.8,(2),(3),(4),例：如图，半径为 ，磁导率为 的无限长圆柱体通有电流I，半径为 的无限长柱壳通有反向电流I，在它们之间充满磁导率为 的介质，求 ， 的分布,磁介质不充满磁场的情形，如顺磁质。磁介质内,二.有介质时的磁场高斯定理,铁磁质是一种强磁质，磁化后的附加磁感应强度远大于外磁场的磁感应强度，因此用途广泛。铁、钴、镍以及许多合金都属于铁磁质。,7-8-5 铁磁质,3. 有剩磁，即撤去H，B=Br0,有磁饱和及磁滞现象。 4.存在居里点，即一个临界温度，在此温度发生突变。在居里点以上，铁磁质转变为顺磁质。,1. 磁导率不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈 中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。B 和H 不是线性关系。 2. 有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强100 -10000倍。,铁磁质的特性：,铁磁质,铁、钴、镍、镝等物质,5.永久磁铁吸引铁磁质。,磁 滞 回 线：,矫顽力,剩余磁感应强度,饱和磁感应强度,磁滞现象： H 滞后于B 的变化,磁性材料：,软磁材料 特点：磁导率大，矫顽力小， 磁滞回线窄。 应用：硅钢片，作变压器的铁 芯。铁氧体（非金属） 作高频线圈的磁芯材料。,矩磁材料：作计算机中的记忆元件。,硬磁材料 特点：剩余磁感应强度大，矫 顽力大，磁滞回线宽。 应用：作永久磁铁，永磁喇叭,测量磁滞回线的实验装置,从磁强计中可以测得B,根据电流的测量再由式,可得到H,磁 滞 回 线,磁畴,铁磁质磁化机理,无外场时,有外场时,铁磁质内部相邻原子的磁矩会在一个微小的区域内形成方向一致、排列非常整齐的 “自发磁化区”，称为磁畴。,每个磁畴所含分子数：,磁畴大小：,铁磁质在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的移动和磁畴内磁矩的转向。,自发磁化方向逐渐转向外磁场方向（磁畴转向），直到所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列时，铁磁质就达到磁饱和状态。,铁的居里点：T = 1040K 镍的居里点：T = 631K,第8章 变化的电磁场,电磁感应现象,8-1 电磁感应定律,8-1-1法拉第电磁感应定律, 即 变化,在闭合回路上产生电流的条件：,之一变化,只要,结论：,形成电流本质是电动势,形成的电流称为感应电流,8-1-2 规律,1. 楞次定律-感应电流的方向 闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发 的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的 具体体现。,2. 法拉第电磁感应定律-感应电动势的大小,为以闭合回路为 周界任意面积的通量,法拉第电磁感应定律,SI单位下取,考虑楞次定律则,为闭合回路的电动势,注意上式应用要配以某些约定的 或考虑楞次定律的,约定,首先任定回路的绕行方向 当磁力线方向与绕行方向成右螺时规定磁通量为正 规定电动势方向与绕行方向一致时为正,构成一个右旋符号系统。,的方向：和L构成右旋,的符号：,和L方向绕行一致为“”。,的符号：,符号的确定,分四种情况讨论：,1.,，,由定律得,2.,，,由定律得,L,L,3. （同学自证）,4. （同学自证）,若有N 匝导线,磁通链数,感应电流:,感应电量:,快速转动：,，,两种情况I t图面积相等，即q相等。,慢速转动：,例：螺线管共N=50匝，截面积S=0.01m2,处在均匀磁场中。若B在0.5s内由0.25T线性降为0，求感应电动势的大小和方向。,例：直导线通交流电 置于磁导率为 的介质中 求：与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势,解：设当I 0时，电流方向如图,已知,其中 I0 和 是大于零的常数,设回路L方向如图,建坐标系如图,在任意坐标处取一面元,交变的电动势,普遍,0,例 在两平行导线的平面内，有一矩 形线圈，如图所示。如导线中电流I随时间 变化，试计算线圈中的感生电动势。,已知： I, L1, L2, d1, d2 。,解：,求：ei,例 一均匀磁场与矩形导体回路面法线 单位矢量en间的夹角为=/3（如图）， 已知磁感应强度B 随时间线形增加，即B =kt (k0),回路的AB边长为 l,以速度v 向右运动， 设t = 0时，AB边在x =0处，求：任意时刻回 路中感应电动势的大小和方向。,解：,例 OM、ON及MN为金属导线，MN 以速度v 运动，并保持与上述两导线接触。,磁场是均匀的，且：,动生,感生,把感应电动势分为两种基本形式, 动生电动势 感生电动势,下面 从场的角度研究电磁感应 电磁感应对应的场是电场 它可使静止电荷运动 研究的问题是： 动生电动势的非静电场？ 感生电动势的非静电场？性质？,8-2 动生电动势,1.中学：单位时间内切割磁力线的条数,由楞次定律定方向,均匀磁场,导线 ab在磁场中运动 电动势怎么计算？,8-2-1 典型装置,2. 法拉第电磁感应定律 建坐标如图,设回路L方向如图,负号说明电动势方向与所设方向相反,8-2-2 动生电动势产生的原因,非静电力洛仑兹力,0,8-2-3 动生电动势的计算,方法一、,方法二、,注意：动生电动势大小计算的同时要判断电动势的符号（极性）！,计算所得为回路电动势，电动势符号如何判断？,电动势符号判断与方法一有何区别？,求：动生电动势。,例 有一半圆形金属导线在匀强磁场中 作切割磁力线运动。已知： v, B, R.,方法一：,作acbd回路，回路绕行方向如图,电动势极性,方法二：,电动势极性,解一：,例 一金属杆在匀强磁场中转动，已知： B， ，L，求：动生电动势。,O,L,+,+,+,+,+,+,+,+,+,v,B,+,解二：,a,v,例 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割 磁力线运动。求：动生电动势。,电动势方向？,解二：略,解一：,该段导线运动速度垂直纸面向内运动半径为,0,方向从 a b,例 在空间均匀的磁场中,设,导线ab绕Z轴以 匀速旋转,导线ab与Z轴夹角为,求：导线ab中的电动势,该段导线运动速度垂直纸面向内运动半径为,0,方向从 a b,例 在空间均匀的磁场中,半径为R的导线ab圆弧（1/4圆弧）绕Z轴以 匀速旋转,求：当导线ab转至其平面与磁场平行时ab中的电动势,解二： 取绕行回路如图,v,S,例：线圈在磁场中转动时的感应