fang第九章恒定磁场6讲解.ppt

UniversityPhysics,XianJiaotongUniversityAipingFangapfang5/26/2016,有磁介质的高斯定理,磁介质放入外场,相对磁导率,顺磁质,抗磁质,铁磁质,略大于,略小于,远大于,“感应”磁矩,固有磁矩取向转动,定义：磁化强度,结论：介质中磁场由传导和束缚电流共同产生。,束缚电流密度,可证明:,2.磁介质中的安培环路定理,用磁化强度描述束缚电流,定义磁场强度,磁介质的安培环路定理,磁介质内磁场强度沿所选闭合路径的环流等于闭合积分路径所包围的所有传导电流的代数和。,讨论：,(2)束缚电流与磁化强度,设单位长度上的束缚电流为,沿Z方向磁化的介质体元,(1)普遍适用,取任意闭合回路L，则磁化强度M沿L的积分等于穿过此积分回路围成的面积上束缚电流强度的代数和。,(普遍关系式),则，它产生的磁矩,介质侧面上的束缚电流强度,(3)对于各向同性介质，在外磁场不太强的情况下,介质的磁化率,一定条件下，可用安培环路定理求解场强度，然后再求解磁感应强度。,真空中,(4),一无限长载流直导线，其外包围一层磁介质，相对磁导率,(2)介质内外界面上的束缚电流密度,例：,求：,解：,根据磁介质的安培环路定理,(1)磁介质中的磁化强度和磁感应强度,由磁化强度与束缚电流密度的关系,内界面：,外界面：,五、铁磁质,1.最主要特征：,在外场中，铁磁质可使原磁场大大增强。,存在磁滞现象,2.磁畴磁化微观机理,磁畴中分子磁矩自发地磁化达到饱和状态,无,磁化方向与,有,整个铁磁质的总磁矩为零,同向的磁畴扩大,磁畴的磁化方向,磁化方向转向,的方向,使磁场大大增强,当外场撤去，被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力的阻碍，并不能恢复磁化前的状态。,相对磁导率很大，且不为一个常数,存在一个临界温度居里点。,3.宏观磁化现象磁滞回线,铁磁质中,不是线性关系,剩磁,矫顽力,(1)实验证明：各种铁磁质的起始磁化曲线都是“不可逆”的，磁滞现象,讨论：,(2)要消除剩磁，要依靠铁磁质的矫顽力,不同材料，矫顽力不同,(4)铁磁材料的应用,HC较小,HC较大,易磁化，易退磁,剩磁较强，不易退磁,可作变压器、电机、电磁铁的铁芯,可作永久磁铁,(3)铁磁质的磁化状态取决于铁磁质此前的磁化历史,软磁材料,硬磁材料,稳恒磁场小结,磁感应强度和磁场强度的确定,毕萨定律,电流元的选取，磁场的叠加原理,注意：确定磁感应强度与电场强度方向的区别,几种常用载流体产生的磁感应强度,（运动电荷产生的磁场）,（磁场的无源性）,求电流对称分布的磁感应强度,线圈在磁场中转动（分析趋势）,霍尔效应,磁介质,磁介质的分类,磁化的微观解释,磁化强度,和束缚电流,含介质的安培环路定理,铁磁质,铁磁质,磁滞回线（会分析和描述）,磁化机理的微观解释,磁学中需注意的几个问题：,用安培力公式和磁力矩公式分析载流体的运动趋势,磁力的功与磁通量的关系,洛伦兹力,安培环路定理+补偿原理,注意对称性，电流方向,磁矩的概念和计算,磁力矩的计算,运动带电体产生的磁场,分析电荷元+叠加原理,带电粒子在电场和磁场中的典型运动规律,第十章变化的电磁场,电流的磁效应,磁的电效应,电生磁,10-1电磁感应定律,一、电动势,电源,将单位正电荷从电源负极推向电源正极的过程中，非静电力所作的功,定义：,非静电性场强,对闭合电路,表征了电源非静电力作功本领的大小,反映电源将其它形式的能量转化为电能本领的大小,二、电磁感应定律,法拉第的实验：,磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流,一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流,电磁感应实验的结论,当穿过一个闭合导体回路所限定的面积的磁通量发生变化时，回路中就出现感应电流,变,变,产生电磁感应,法拉第的实验规律,感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比,在国际单位制中,负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因楞次定律,(1)若回路是N匝密绕线圈,(2)若闭合回路中电阻为R,则，感应电荷为,讨论：,磁通链,(3)关于感应电动势的方向,任意选定回路绕行方向，并用右手螺旋法则根据这个绕行方向确定回路面积的正法线方向；,沿正法线方向穿过回路面积的磁通量为正，反之为负；,与回路绕行方向一致的感应电动势为正，反之为负。,两个同心圆环，已知r1r2,大线圈中通有电流I,当小圆环绕直径以转动时，,解：,大圆环在圆心处产生的磁场,通过小线圈的磁通量,例1：,感应电动势,求：小圆环中的感应电动势,在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面，,解：,通过面积元的磁通量,（方向顺时针方向）,例2：,求：线框中的感应电动势,10-2感应电动势,两种不同机制,相对于实验室参照系，若磁场不变，而导体回路运动（切割磁场线）动生电动势,相对于实验室参照系，若导体回路静止，磁场随时间变化感生电动势,一、动生电动势,单位时间内导线切割的磁场线数,电子受洛伦兹力,非静电力,非静电场,动生电动势,应用：匀强磁场，导体匀速运动,磁场中的运动导线成为电源，非静电力是洛伦兹力,讨论：,(3)注意矢量之间的关系,(4)对于运动导线回路，电动势存在于整个回路,(法拉第电磁感应定律),(1)动生电动势只产生在运动的一段导体上，不动的部分无电动势，只提供电流的回路,(2)如果只有一段在磁场中运动，即无闭合回路，则上只有动生电动势，而无感应电流,(5)感应电动势的功率,设电路中感应电流为I,导线受安培力,导线匀速运动,电路中感应电动势提供的电能是由外力做功所消耗的机械能转换而来的,(6)感应电动势做功，,洛伦兹力不做功？,洛伦兹力做功为零,例1：,在匀强磁场B中，长R的铜棒绕其一端O在垂直于B的,平面内转动，角速度为,O,R,求：棒上的电动势,解：,方法一(动生电动势):,dl,方向,方法二(法拉第电磁感应定律):,在dt时间内导体棒切割磁场线,方向由楞次定律确定,例2：,在半径为R的圆形截面区域内有匀强磁场B，一直导线,垂直于磁场方向以速度v扫过磁场区。,求：当导线距区域中心轴,垂直距离为r时的动生电动势,解：,方法一：动