磁介质动生电动势市公开课一等奖省赛课获奖课件

磁场中磁介质磁介质动生电动势第1页7-8-1物质磁性磁介质对磁场影响真空中有介质时一.磁介质分类7-8磁介质磁介质动生电动势第2页介质相对磁导率顺磁质抗磁质铁磁质类比电介质中电场传导电流产生与介质相关电流产生>>在介质均匀充满磁场情况下氧气、空气、铝铜、汞、铅铁、钴、镍磁介质动生电动势第3页7-8-2磁介质磁化机理磁化电流轨道角动量对应磁矩自旋角动量对应磁矩1.分子电流分子磁矩磁偶极矩每个分子等效一个圆电流磁介质动生电动势第4页讨论加外磁场（1）、磁介质动生电动势第5页磁介质动生电动势第6页（2）、称为分子抗磁效应磁介质动生电动势第7页顺磁质无外场时加外场时分子磁矩要受到一个力矩M作用，使分子磁矩转向外磁场方向。MpmB=+MB0pm但显顺磁质磁介质动生电动势第8页磁畴铁磁质抗磁质无外场时加外场时显抗磁质磁介质动生电动势第9页7－8－3磁介质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B01.磁化强度磁介质动生电动势第10页siB0sj磁化面电流lS圆柱体横截面积S磁化面电流密度（单位长度上电流）下面讨论磁化强度路径积分磁介质动生电动势第11页磁介质外部磁介质动生电动势第12页7-8-4磁场强度HH环路定理各向同性一.有介质时环路定理磁介质动生电动势第13页例在螺绕环上密绕线圈共400匝，环平均周长是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。磁介质动生电动势第14页解：=HNIl(1)400×200.4==2.0×104(A/m

)=BHm0M4p×10-7=1.02.0×104=7.76×105(A/m

)=7.76×1052.0×10438.8==jslIs=Ml=3.1×105(A

)7.76×105×0.4=Is=isN3.1×105400==775(A

)=39.8+=mr1cm(2)(3)(4)=HMcm磁介质动生电动势第15页例：如图，半径为，磁导率为无限长圆柱体通有电流I，半径为无限长柱壳通有反向电流I，在它们之间充满磁导率为介质，求，分布磁介质动生电动势第16页磁介质不充满磁场情形，如顺磁质。磁介质内BAB0二.有介质时磁场高斯定理磁介质动生电动势第17页

铁磁质是一个强磁质，磁化后附加磁感应强度远大于外磁场磁感应强度，所以用途广泛。铁、钴、镍以及许多合金都属于铁磁质。7-8-5铁磁质磁介质动生电动势第18页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μ不是一个常量，它值不但决定于原线圈中电流，还决定于铁磁质样品磁化历史。B和H不是线性关系。2.有很大磁导率。放入线圈中时能够使磁场增强100--10000倍。铁磁质特征：铁磁质铁、钴、镍、镝等物质5.永久磁铁吸引铁磁质。NSNS磁介质动生电动势第19页磁滞回线：csrHB.......cHrBB..BHabcdefgosB矫顽力剩下磁感应强度饱和磁感应强度cH磁滞现象：H滞后于B

改变BrsB磁介质动生电动势第20页磁性材料：软磁材料特点：磁导率大，矫顽力小，磁滞回线窄。应用：硅钢片，作变压器铁芯。铁氧体（非金属）作高频线圈磁芯材料。矩磁材料：作计算机中记忆元件。硬磁材料特点：剩下磁感应强度大，矫顽力大，磁滞回线宽。应用：作永久磁铁，永磁喇叭磁介质动生电动势第21页测量磁滞回线试验装置05101520磁强计A测量H测量B

探头（霍尔元件）电阻换向开关电流表螺绕环铁环狭缝磁介质动生电动势第22页05101520磁强计ANR=2πHI从磁强计中能够测得B

依据电流测量再由式可得到H

磁滞回线csrHB.......cHrBB..BHabcdefgosB磁介质动生电动势第23页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磁矩会在一个微小区域内形成方向一致、排列非常整齐“自发磁化区”，称为磁畴。每个磁畴所含分子数：磁畴大小：磁介质动生电动势第24页铁磁质在外磁场中磁化过程主要为畴壁移动和磁畴内磁矩转向。自发磁化方向逐步转向外磁场方向（磁畴转向），直到全部磁畴都沿外磁场方向整齐排列时，铁磁质就到达磁饱和状态。铁居里点：T=1040K

镍居里点：T=631K磁介质动生电动势第25页第8章改变电磁场磁介质动生电动势第26页电磁感应现象ωB××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××8-1电磁感应定律8-1-1法拉第电磁感应定律磁介质动生电动势第27页即Φ

改变在闭合回路上产生电流条件：之一改变只要结论：形成电流本质是电动势形成电流称为感应电流磁介质动生电动势第28页8-1-2规律1.楞次定律-感应电流方向闭合回路中感应电流方向，总是使它所激发磁场来阻止引发感应电流磁通量改变。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上详细表达。磁介质动生电动势第29页2.法拉第电磁感应定律-感应电动势大小为以闭合回路为周界任意面积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电动势磁介质动生电动势第30页注意上式应用要配以一些约定或考虑楞次定律约定首先任定回路绕行方向当磁力线方向与绕行方向成右螺时要求磁通量为正要求电动势方向与绕行方向一致时为正磁介质动生电动势第31页依据这一符号系统能够由楞次定律确定电动势ε方向。dS右旋符号系统：绕行方向L和法线方向n组成一个右旋符号系统。方向：和L组成右旋dS作为dS正方向。ε符号：ε和L方向绕行一致为“＋”。Φ符号：Ln090为“＋”。dS夹角小于B与符号确定磁介质动生电动势第32页分四种情况讨论：Φ＞01.，εi＜0

由定律得与故εiL方向相反。Φ＞02.，

由定律得ddt＞0Φddt＜0ΦΦLnεiΦLnεi绕行方向绕行方向故与L方向相同。iε＞i0εddtΦΦ＜0，＞0＜ddtΦΦ＜0，03.（同学自证）4.（同学自证）磁介质动生电动势第33页若有N匝导线εi=ddtΦN=ψddtΦ=ψN磁通链数感应电流:dΦ=Ndt()感应电量:εi=ψddt磁介质动生电动势第34页讨论：↑ε快速转动：I↑→，t△↓但。两种情况I~t图面积相等，即q相等。慢速转动：t△↓但。ωBtIt↓0△t1△2↓快慢q只和相关，和电流改变无关，即和磁通量改变快慢无关。Φ△↑I↑→，ε磁介质动生电动势第35页例：螺线管共N=50匝，截面积S=0.01m2,处于均匀磁场中。若B在0.5s内由0.25T线性降为0，求感应电动势大小和方向。磁介质动生电动势第36页例：直导线通交流电置于磁导率为介质中求：与其共面N匝矩形回路中感应电动势解：设当I0时，电流方向如图已知其中I0和是大于零常数设回路L方向如图建坐标系如图在任意坐标处取一面元磁介质动生电动势第37页交变电动势磁介质动生电动势第38页普遍><0磁介质动生电动势第39页例在两平行导线平面内，有一矩形线圈，如图所表示。如导线中电流I随时间改变，试计算线圈中感生电动势。1ILI2L2d1d磁介质动生电动势第40页已知：I,L1,L2,d1,d2。解：求：eiΦ1=Φ2ΦIπ2m0=+L1L2d1lnd1Iπ2m0+L1L2d2lnd2Iπ2m0=+L1L2d1lnd1+L2d2lnd2()Iπ2m0=+L1L2d1lnd1+L2d2d2()dΦ=dteidIdt()π2m0=+L1L2d1lnd1+L2d2d2()磁介质动生电动势第41页例一均匀磁场与矩形导体回路面法线单位矢量en间夹角为θ=π/3（如图），已知磁感应强度B随时间线形增加，即B=kt(k>0),回路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大小和方向。qABxnveB磁介质动生电动势第42页解：Btk=已知：π3=qABl=Φ.cos=tlk.tvqd=eΦdt2=costlkvq=tlkvqABxnveB磁介质动生电动势第43页[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，且：Bxktω=cos导体MN在时，0t=0x=εε()求：=t××××××××××××××××××××vθBxy0××××××××××MN磁介质动生电动势第44页duuεθdS=utgdu=ΦdBdS.=uktωcosutgθdu.du=ktgθu2tωcos13=ktgθx3tωcosdt=Φdωtωsinx3=13ktgθ()3x2dxdttωcos3=1ktgθωv3t3tωsinktgθv3t2tωcos动生感生=ΦBdS.=x0duktgθu2tωcos××××××××××××××××××××θBxy0MNx磁介质动生电动势第45页ε=13ktgθωv3t3tωsinktgθv3t2tωcos动生感生ε=动Blvktgθv3t2tωcos=eε=感tΦe=13ktgθωv3t3tωsin磁介质动生电动势第46页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角度研究电磁感应电磁感应对应场是电场它可使静止电荷运动研究问题是：动生电动势非静电场？感生电动势非静电场？性质？磁介质动生电动势第47页8-2动生电动势1.中学：单位时间内切割磁力线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经典装置磁介质动生电动势第48页2.法拉第电磁感应定律建坐标如图均匀磁场设回路L方向如图负号说明电动势方向与所设方向相反磁介质动生电动势第49页8-2-2动生电动势产生原因非静电力－－洛仑兹力>0v++++++++++++++B++++++fmef磁介质动生电动势第50页讨论

v++++++++++++++B+ab磁介质动生电动势第51页8-2-3动生电动势计算方法一、方法二、注意：动生电动势大小计算同时要判断电动势符号（极性）！计算所得为回路电动势，电动势符号怎样判断？电动势符号判断与方法一有何区分？磁介质动生电动势第52页求：动生电动势。[例]有二分之一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v+++++++++++++++++++R电动势极性磁介质动生电动势第53页v×Bθdθθ++vdlB++++++++++++++R方法二：电动势极性磁介质动生电动势第54页解一：[例]一金属杆在匀强磁场中转动，已知：B，ω，L，求：动生电动势。ω×O++++++++++++vB++++++++磁介质动生电动势第55页dllv×BOLω+++++++++++++++++vB+++++解二：磁介质动生电动势第56页ε=vμI02πlnaba+()avv×BbI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。πsin900cos1800dllI02v=μdldl=vlπI02μlld=abvI02πa+ldldlμ电动势方向？解二：略解一：磁介质动生电动势第57页解：建坐标如图在坐标处取该段导线运动速度垂直纸面向内运动半径为>0方向从ab例在空间均匀磁场中设导线ab绕Z轴以

匀速旋转导线ab与Z轴夹角为求：导