大学物理学习指导(第11章).pdf

山系理工大学备课欽 年月日 I 赠 4 I 卡 讦 么 身 4 好 知 6 殘 里 碌 一 翁 碑辆扭丄 V 0 三 种 磁 介 质 抗 磁 质 顺磁质 铁磁质 磁介质的磁化磁介质在外磁场的作用下 在磁介质表面或内部出现磁化 电流 0 6 1 5 0 磁介质中的离斯定理 磁介质中的安培环路定理孚 I I 均匀的各向同性磁介质中 8 1 铁磁质 为变量 磁畴 磁滞现象 居里点 题 广 省 I舞中 輸权 答顺磁质在外磁场中磁化 是顺磁质的分子磁矩在外磁场中取向 进行整 排列的结果 但分子的热运动总是破坏这种取向排列 外磁场愈强 温度愈低 分 磁矩取向排列相对愈整齐 所产生的附加磁场与外磁场同向 表现为顺磁性 抗磁质的分子磁矩为零 抗磁质分子中的电子在外磁场作用下发生进动所产 生的附加磁矩是抗磁质磁化的原因 由于附加磁矩总是与外磁场反向 所以表现为 抗磁性 卩 磁化电流与传导电流有何相同之处和不同之处 引人磁化电流这一概 念有什么用处 答磁化电流在产生磁场和受外磁场作用等方面与传导电流完全相同 当磁 介质均匀磁化时 磁化电流由磁介质外表面分子电流各提供一段接续而成 因此无 法从磁介质中转移走 不会产生焦耳热 传导电流由载流子宏观定向运动形成 可 以被移走 通过导体还会产生焦耳热 是与磁化电流不同处 一 弓I人磁化电流 有助于形象直观地认识理解磁介质的磁化 并能定量地分析计 算磁介质的磁化程度及X才外磁场所产生的影响 一3 3 在工厂里搬运烧红的钢锭时 为什么不用电磁铁起重机 答钢是铁磁质 在外磁场中 其内部的磁畴定 排列 会产生很1的磁1 第页 山永理工大學备课纸 年月日 可以用电磁铁起重机搬运 烧红的钢锭 温度巳超过钢的居里点 内部的磁畴结构被剧烈的分子热运动所 破坏而成为顺磁质 在外磁场中 烧红的钢锭既使被磁化 磁性也是很微弱的 难以 被电 引起来 因此不能用电磁铁起重机来搬运 123 图中三条曲线分别表示三种不同磁介 1 7 质的5 8关系 虚线是5 关系 试指出哪一 条代表顺 抗磁质 哪一条代表铁磁质 答 根 据 关 系 式 3 仏可知铁磁 质由于磁导率 为变量 所以3与 成非线性关 系 另外铁磁质的磁畴结构 使铁磁质中的磁感应强 度5随磁场强度8增大到一定程度 达到磁饱和 表现在上升的曲线后来变得较平缓 顺磁质和抗磁 质的磁导率均为常量 所以6和 成线性关系 由 于铁磁质的相对磁导率远大于1 顺磁质的略大于 1 而抗磁质的略小于1 因此同样的8 铁磁质中的5值最大 顺磁质的次之 抗磁 质的最小 综上所述 可知第一条曲线代表铁磁质 第二条直线代表顺磁质 第三条 直线代表抗磁质 歡 311 一长直螺线管 每米绕有1000胆线圈 若限定螺线管内部轴线上一点 的 磁 感 应 强 度5 4 2 X 10 4 2 螺线管中需通多大的电流 设螺线管内 部为空气 若螺线管是绕在一铁芯上 通以上述同样大小的电流 这时在螺线管内 部同一点产生的磁感应强度为多大 设纯铁的相对磁导率 50000 解载流长直螺线管内为空气时的磁感应强度 3 11 711 4 2 10 5 0 X 10 X 1000 八 若螺线管内置有铁芯 同样的电流 产生的磁感应强度为 5 5000 2 X 10 4 二 丁 一螺绕环平均半径X 0 1001 11数 V 200 电流I 0 10八 求环形线圈内的磁感应强度和磁场强度 若环形线圈内充满相对磁导率 4200的铁磁质时 则环形线圈内部的 磁感应强度和磁场强度各为多大 解 以螺绕环的平均周长为绕行回路 应用磁介质中的安培环路定理 有 得磁场强度 1 二 1 1 200 x0 10 2711 2x3 14x0 10 环形线圈内为空气 得磁感应强度 一 一 一 一 山并 理工大学备课紙 年月日 3 二 0 二 4兀X 10一7 X 31 8 二 4 0 X 1 0 丁 环形线圈内充满铁磁质 磁场强度仍为 二 2丌 磁感应强度为 3 0 4丌X 1 0 7 X 4200 x 31 8 二 甲 丁 4兀X 1 0 7 X 7 96 X 10 X 0 0 2 X 0 052十0 42严 1 91 X 10 X 0 4111处的磁场由均匀磁场13和磁化电流在该处 的磁场5 叠加而成 二 5 十 丑 二 0 4 X 10 4十1 91 X 1 0 4 2 31 X 10 4 丁 一 0 國 一 一 3 有一无限长圆柱形导体 其磁导率为 半径 习题 9 4 图 为 若有电流 沿轴线方向均勻分布 求导体内外任一点 的 5 和 8 解根据磁场的对称性 在导体内外做同轴的圆形回路1 1与 如图所示 应用安培环路定理 有 小II 61 2 4 丌 丌 二 1 2 查 二 2丌广 3 二 二 2丌 半径为 的载流长直导线 电流强度为I 外面裹有 一层厚度为6的磁介质 其相对磁导率为 求磁介质中任一点的磁场强度孖和磁感应强度8的大 小 试证明磁介质的内外表面 的磁化面电流等值反向 并 求其大小 解 纟 在磁介质内做半径为 的同轴圆形回路 应用安 培环路定理 有 0 II 8 2 丌 广 二 3 卜4 1 得磁场强度 山 东 理 工 大 學 备 课 紙 年月日 二 2 10 磁感应强度 5 二 0 3 广 十 若磁介质为顺磁质且均匀磁化 磁介质内外表面的磁化面电流分别为 内 和15 磁介质内的磁场由传导电流1和磁化电流的磁场叠加而成 X 5 2訂 2冗广 2兀广 广 比 较 得 内 1 1 与传导电流1同向 同样的分析 在磁介质外的磁场 二 丁 内 0 外 2丌7 2丌广 2訂 271 厂 屮 6 比较知 5 外 二 5 内 二 一 1 1 磁介质内外表面的磁化面电流等值反向 若为抗磁质 仍有上面的结论 只是其内外表面的磁化面电流方向与顺磁质的 在生产中为了测试某种磁性材料的相对磁导率 常将这种材料做成 截面为矩形的环形样品 然后用漆包线绕成一环形螺线管 设圆环的平均周长为 0 1x11 横截面积为0 5 X 10 4III2 线圈的胆数为200II 当线圈通以0 1六的电流时 测 得穿过圆环截面积的磁通量为6 X 计算此时该材料的相对磁导率丫 解题目告诉环形线圈的平均周长 通常是指圆环截面很小 其中的磁场可 视为均匀磁场 其磁感应强度应用安培环路定理可得 1 1 解 I 磁通量 得相对磁导率 8 二 8 3 0 厂了 15 产 0 肅 4 丌 X 1 0 7 X 200 x0 1 X 0 5 x 1 0 4 6 X 10一5 0 1 二 4 78 X 103 长直铜导线载有10八电流 在导线内部 做一平面5 一边是轴线 另一边在导线外壁上 长 度1111 如图所示 试计算通过此平面的磁通量 解设铜导线半径为1 电流均匀分布在截面 上 载流长直导线的磁场呈轴对称 在导线内距轴线 广处 作一圆形回路 在此回路上5值相等 1 6 与 回路处处相切 应用安培环路定理 习 题 图 山 理 工 大 學 备 课 纸