穩(wěn)恒磁場與電磁場的相對(duì)性

第九章穩(wěn)恒磁場與電磁場的相對(duì)性靜電荷運(yùn)動(dòng)電荷穩(wěn)恒電流靜電場穩(wěn)恒磁場電場磁場

學(xué)習(xí)方法：類比法重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)1.掌握畢奧-莎伐爾定律,能用它求典型載流導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布,特別是直線電流.2.理解磁連通定理的意義.3.掌握安培定理的意義,能計(jì)算一定對(duì)稱性電流的磁場分布.掌握磁場的疊加原理及其應(yīng)用.4.掌握載流導(dǎo)線和載流平面線圈在磁場中或在無限長直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場中的受力及運(yùn)動(dòng).5.理解洛淪茲力公式,能計(jì)算點(diǎn)電荷在均勻磁場中的受力及運(yùn)動(dòng).6.了解磁介質(zhì)的磁化過程,理解H環(huán)路定理.難點(diǎn)1.利用畢奧-莎伐爾定律求載流導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布.2.利用安培定理計(jì)算電流的磁場分布.磁場的疊加原理及其應(yīng)用.3.求載流導(dǎo)線和載流平面線圈在磁場中或在無限長直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場中的受力和力矩.一、基本磁現(xiàn)象SNSNISN同極相斥異極相吸電流的磁效應(yīng)1820年奧斯特天然磁石9-1磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度

電子束NS+

磁現(xiàn)象：1、天然磁體周圍有磁場；2、通電導(dǎo)線周圍有磁場；3、電子束周圍有磁場。表現(xiàn)為：使小磁針偏轉(zhuǎn)表現(xiàn)為：相互吸引排斥偏轉(zhuǎn)等4、通電線能使小磁針偏轉(zhuǎn)；5、磁體的磁場能給通電線以力的作用；6、通電導(dǎo)線之間有力的作用；7、磁體的磁場能給通電線圈以力矩作用；8、通電線圈之間有力的作用；9、天然磁體能使電子束偏轉(zhuǎn)。安培指出：NS天然磁性的產(chǎn)生也是由于磁體內(nèi)部有電流流動(dòng)。分子電流電荷的運(yùn)動(dòng)是一切磁現(xiàn)象的根源。運(yùn)動(dòng)電荷磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有磁力作用磁場二、磁感應(yīng)強(qiáng)度電流（或磁鐵）磁場電流（或磁鐵）磁場對(duì)外的重要表現(xiàn)為：1、磁場對(duì)進(jìn)入場中的運(yùn)動(dòng)電荷或載流導(dǎo)體有磁力作用2、載流導(dǎo)體在磁場中移動(dòng)時(shí)，磁力將對(duì)載流導(dǎo)體作功，表明磁場具有能量。對(duì)線圈有：磁矩法線方向的單位矢量與電流流向成右旋關(guān)系I0載流平面線圈法線方向的規(guī)定I0利用實(shí)驗(yàn)線圈定義B的圖示當(dāng)實(shí)驗(yàn)線圈從平衡位置轉(zhuǎn)過900時(shí)，線圈所受磁力矩為最大。引入磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量磁場中某點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與該點(diǎn)處實(shí)驗(yàn)線圈在穩(wěn)定平衡位置時(shí)的正法線方向相同；磁感應(yīng)強(qiáng)度的量值等于具有單位磁矩的實(shí)驗(yàn)線圈所受到的最大磁力矩。欲知磁場中某點(diǎn)P的B，在該點(diǎn)放一運(yùn)動(dòng)電荷q；讓q以不同的

(大小、方向)運(yùn)動(dòng)，并測出它相應(yīng)的受力F；B的方向：q不受力時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向(或反方向)，即為該點(diǎn)B的方向，其具體指向可由q在其它方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的

和F的方向根據(jù)洛侖茲力式來確定。

B的大?。嚎捎上率酱_定

定義磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量定義磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量1.磁力線(磁感應(yīng)線或線)方向：切線大小：三、磁通量磁場中的高斯定理方向:小磁針在該點(diǎn)的N極指向單位:T(特斯拉)(高斯)大小:磁力+磁感應(yīng)強(qiáng)度I直線電流的磁力線圓電流的磁力線I通電螺線管的磁力線1、每一條磁力線都是環(huán)繞電流的閉合曲線，都與閉合電路互相套合，因此磁場是渦旋場。磁力線是無頭無尾的閉合回線。2、任意兩條磁力線在空間不相交。3、磁力線的環(huán)繞方向與電流方向之間可以分別用右手定則表示。2、磁通量——穿過磁場中任一曲面的磁力線的條數(shù)四、磁場中的高斯定理穿過任意閉合曲面的磁通量為零—磁連通定理.磁感應(yīng)強(qiáng)度的散度磁場是無源場.不存在磁單極子.高斯定理的微分形式2.在均勻磁場

中，過YOZ平面內(nèi)面積為S的磁通量。1.求均勻磁場中半球面的磁通量課堂練習(xí)例.長直導(dǎo)線磁感應(yīng)強(qiáng)度,求線框中的磁通量.已知:IabldSIP.五、畢奧---沙伐爾定律1、穩(wěn)恒電流的磁場電流元對(duì)一段載流導(dǎo)線方向判斷：的方向垂直于電流元與組成的平面，和及三矢量滿足矢量叉乘關(guān)系。

——右手定則

比奧-薩伐爾定律方向2、運(yùn)動(dòng)電荷的磁場IS電流電荷定向運(yùn)動(dòng)電流元載流子總數(shù)其中電荷密度速率截面積運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場六、畢奧---沙伐爾定律的應(yīng)用

由畢奧—薩伐爾定律求磁場方法：(1)將電流分解為無數(shù)個(gè)電流元(2)由電流元求dB(據(jù)畢—薩定律)(3)由矢量積分須化作分量積分去做：XY1.載流直導(dǎo)線的磁場已知：真空中I、1、2、a建立坐標(biāo)系OXY任取電流元大小方向aP統(tǒng)一積分變量XYaP或：無限長載流直導(dǎo)線半無限長載流直導(dǎo)線直導(dǎo)線延長線上+pR2.

圓型電流軸線上的磁場已知:R、I，求軸線上P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。建立坐標(biāo)系OXY任取電流元分析對(duì)稱性、寫出分量式大小方向xPRoIdldB·dBdBI

r

統(tǒng)一積分變量結(jié)論方向：右手螺旋法則大?。簒pR載流圓環(huán)載流圓弧II圓心角圓心角思考：兩個(gè)平行圓型電流軸線上的磁場？赫姆霍茲線圈亥姆霍茲線圈亥姆霍茲線圈的磁場_百度知道[PDF]亥姆霍茲線圈的測量磁場亥姆霍茲線圈HL[PPT]實(shí)驗(yàn)四十三亥姆霍茲線圈的磁場測量高斯計(jì)電磁鐵電源亥姆霍茲線圈穩(wěn)流電源磁場測量磁學(xué)性質(zhì)研究薄膜金屬...3、載流直螺線管內(nèi)部的磁場................pSlμ討論：1、若即無限長的螺線管，

則有2、對(duì)長直螺線管的端點(diǎn)（上圖中A1、A2點(diǎn)）則有A1、A2點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度練習(xí)求圓心O點(diǎn)的如圖，OI例1、無限長載流直導(dǎo)線彎成如圖形狀求：P、R、S、T四點(diǎn)的解：P點(diǎn)方向R點(diǎn)方向S點(diǎn)方向方向T點(diǎn)方向方向方向方向練習(xí)求角平分線上的已知：I、c解：同理方向所以方向例2、兩平行載流直導(dǎo)線過圖中矩形的磁通量求兩線中點(diǎn)l解：I1、I2在A點(diǎn)的磁場方向l如圖取微元方向例3、氫原子中電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)求:軌道中心處電子的磁矩已知解:又方向方向例4、均勻帶電圓環(huán)qR已知：q、R、圓環(huán)繞軸線勻速旋轉(zhuǎn)。求圓心處的解：帶電體轉(zhuǎn)動(dòng)，形成運(yùn)流電流。例5、均勻帶電圓盤已知：q、R、圓盤繞軸線勻速旋轉(zhuǎn)。解：如圖取半徑為r,寬為dr的環(huán)帶。qRr求圓心處的及圓盤的磁矩元電流其中qRr線圈磁矩如圖取微元方向：一、安培環(huán)路定理靜電場Irl1、圓形積分回路9-2磁場的安培環(huán)路定理改變電流方向磁場2、任意積分回路.3、回路不環(huán)繞電流.I.I得其中垂直分量點(diǎn)乘為零,而平行分量不為零.思考:

如果所選路徑L不在垂直于導(dǎo)線的平面內(nèi)，如何說明環(huán)路定理正確？

將B分解為與環(huán)路平行和垂直的分量,由P安培環(huán)路定理說明：電流取正時(shí)與環(huán)路成右旋關(guān)系如圖在真空中的穩(wěn)恒電流磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意閉合曲線的線積分（也稱的環(huán)流），等于穿過該閉合曲線的所有電流強(qiáng)度（即穿過以閉合曲線為邊界的任意曲面的電流強(qiáng)度）的代數(shù)和的倍。即：環(huán)路所包圍的電流由環(huán)路內(nèi)外電流產(chǎn)生由環(huán)路內(nèi)電流決定位置移動(dòng)不變不變改變靜電場穩(wěn)恒磁場磁場沒有保守性，它是非保守場，或無勢(shì)場電場有保守性，它是保守場，或有勢(shì)場電力線起于正電荷、止于負(fù)電荷。靜電場是有源場磁力線閉合、無自由磁荷磁場是無源場由安培環(huán)路定理求磁場的方法

當(dāng)場源分布具有高度對(duì)稱性時(shí)，利用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度

電流分布——軸對(duì)稱

磁場分布——軸對(duì)稱

對(duì)稱性分析(分析B的大小、方向特點(diǎn))選取合適的環(huán)路L,

使B從積分號(hào)提出來用環(huán)路定理計(jì)算磁場（注意求）IR二、安培環(huán)路定理的應(yīng)用當(dāng)場源分布具有高度對(duì)稱性時(shí)，利用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度1.無限長載流圓柱導(dǎo)體的磁場分布分析對(duì)稱性電流分布——軸對(duì)稱磁場分布——軸對(duì)稱已知：I、R電流沿軸向，在截面上均勻分布的方向判斷如下：IR作積分環(huán)路并計(jì)算環(huán)流如圖

利用安培環(huán)路定理求作積分環(huán)路并計(jì)算環(huán)流如圖利用安培環(huán)路定理求IR

結(jié)論：無限長載流圓柱導(dǎo)體。已知：I、R討論：長直載流圓柱面。已知：I、RrRO練習(xí)：同軸的兩筒狀導(dǎo)線通有等值反向的電流I,

求的分布。電場、磁場中典型結(jié)論的比較外內(nèi)內(nèi)外長直圓柱面電荷均勻分布電流均勻分布長直圓柱體長直線已知：I、n(單位長度導(dǎo)線匝數(shù))分析對(duì)稱性管內(nèi)磁力線平行于管軸管外靠近管壁處磁場為零...............2.長直載流螺線管的磁場分布

計(jì)算環(huán)流利用安培環(huán)路定理求...............已知：I、N、R1、R2

N——導(dǎo)線總匝數(shù)分析對(duì)稱性磁力線分布如圖作積分回路如圖方向右手螺旋rR1R2..+++++++++++++++++++++++++++++..................................3.環(huán)形載流螺線管的磁場分布..BrO計(jì)算環(huán)流利用安培環(huán)路定理求rR1R2..+++++++++++++++++++++++++++++.................................已知：導(dǎo)線中電流強(qiáng)度I

單位長度導(dǎo)線匝數(shù)n分析對(duì)稱性磁力線如圖作積分回路如圖ab、cd與導(dǎo)體板等距.........4.無限大載流導(dǎo)體薄板的磁場分布

計(jì)算環(huán)流板上下兩側(cè)為均勻磁場利用安培環(huán)路定理求.........討論：如圖，兩塊無限大載流導(dǎo)體薄板平行放置。通有相反方向的電流。求磁場分布。已知：導(dǎo)線中電流強(qiáng)度I、單位長度導(dǎo)線匝數(shù)n.........練習(xí)：如圖，螺繞環(huán)截面為矩形外半徑與內(nèi)半徑之比高導(dǎo)線總匝數(shù)求：1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布2.通過截面的磁通量解：1.9-3磁場對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、安培定律安培力：電流元在磁場中受到的磁力安培定律方向判斷

右手螺旋載流導(dǎo)線受到的磁力大小討論圖示為相互垂直的兩個(gè)電流元它們之間的相互作用力電流元所受作用力電流元所受作用力B×取電流元受力大小方向積分結(jié)論方向均勻磁場中載流直導(dǎo)線所受安培力導(dǎo)線1、2單位長度上所受的磁力為：二、無限長兩平行載流直導(dǎo)線間的相互作用力a電流單位“安培”的定義：放在真空中的兩條無限長平行直導(dǎo)線，各通有相等的穩(wěn)恒電流，當(dāng)導(dǎo)線相距1米，每一導(dǎo)線每米長度上受力為2×10-7牛頓時(shí)，各導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為1安培。例、均勻磁場中任意形狀導(dǎo)線所受的作用力受力大小方向如圖所示建坐標(biāo)系取分量積分取電流元推論在均勻磁場中任意形狀閉合載流線圈受合力為零練習(xí)如圖求半圓導(dǎo)線所受安培力方向豎直向上解：例：求一無限長直載流導(dǎo)線的磁場對(duì)另一直載流導(dǎo)線ab的作用力。已知：I1、I2、d、LLxdba三、磁場對(duì)載流線圈的作用.如果線圈為N匝討論.（1）（2）（3）應(yīng)用·磁電式電表·直流電動(dòng)機(jī)四、磁力的功1.載流導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力所做的功.....................2.載流線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁力矩所做的功+..磁矩與磁場的相互作用能例：一半徑為R的半圓形閉合線圈，通有電流I，線圈放在均勻外磁場B中，B的方向與線圈平面成300角，如右圖，設(shè)線圈有N匝，問：（1）線圈的磁矩是多少？（2）此時(shí)線圈所受力矩的大小和方向？（3）圖示位置轉(zhuǎn)至平衡位置時(shí)，磁力矩作功是多少？解：（1）線圈的磁矩pm的方向與B成600夾角可見，磁力矩作正功磁力矩的方向由確定，為垂直于B的方向向上。即從上往下俯視，線圈是逆時(shí)針（2）此時(shí)線圈所受力矩的大小為（3）線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁力矩作功為9-4

磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、洛侖茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中所受的磁場力大小方向力與速度方向垂直。不能改變速度大小，只能改變速度方向。粒子在同時(shí)存在電場和磁場的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，其受的合力：電場力磁場力——洛侖茲關(guān)系式二、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)粒子做直線運(yùn)動(dòng)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)××××××××××××××××××××××××××××××qR螺距h

：RRRRRRRRRRRRRRRRR應(yīng)用

磁聚焦BAA均勻磁場中，在A引入帶電粒子束，其發(fā)散角不太大，且速度大致相同；

這些粒子的速度平行分量幾乎一樣，因而螺距相同；經(jīng)一周期，所有粒子將重新在A相聚。磁聚焦廣泛用于電真空器件，特別是電子顯微鏡中。BAABAABAABAABAA其它應(yīng)用

回旋加速器；質(zhì)譜儀等。

帶電粒子在非均勻磁場中的運(yùn)動(dòng)

在非均勻磁場(1)帶電粒子向磁場較強(qiáng)的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺旋的半徑不斷減小.(由前已知，螺旋半徑

1/B)

(由前已知，螺旋半徑

1/B)；

BBF(2)洛侖茲力恒有一指向磁場較弱方向的分力(也可用下圖發(fā)現(xiàn)此分力的存在)，此分力阻止帶電粒子向磁場較強(qiáng)的方向運(yùn)動(dòng)。

這可使粒子沿磁場方向的速度減小到零，然后向反方向運(yùn)動(dòng)。

設(shè)B在xoy平面中;在yoz平面中;

q

受力可由叉積決定.BByyzoqByzyqzyxBx磁感線Byq應(yīng)用

:磁鏡

在如圖磁場(軸對(duì)稱；中間弱，兩端強(qiáng))中，粒子可局限在一定范圍內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)，此裝置稱磁塞；因這又好象光線被鏡面反射，故裝置又稱磁鏡

其中第二項(xiàng)就是指向磁場較弱方向的力.在受控?zé)岷朔磻?yīng)中，用此法把等離子體約束在一定范圍之內(nèi)。等離子體線圈線圈等離子體線圈線圈等離子體線圈線圈極光地磁場俘獲從外層空間入射的電子和質(zhì)子

形成一個(gè)帶電粒子區(qū)域---范艾侖輻射帶

在范艾侖輻射帶中的帶電粒子圍繞地磁場的磁感線作螺旋運(yùn)動(dòng)，在兩極處被反射；運(yùn)動(dòng)的帶電粒子輻射電磁波；地磁極附近，磁感線與地面垂直，外層空間入射的帶電粒子可直入大氣層，和空氣分子碰撞產(chǎn)生輻射形成極光。

三、霍耳效應(yīng)厚度b,寬為a的導(dǎo)電薄片，沿x軸通有電流強(qiáng)度I，當(dāng)在y軸方向加以勻強(qiáng)磁場B時(shí)，在導(dǎo)電薄片兩側(cè)產(chǎn)生一電位差，這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)RH---霍耳系數(shù)霍耳效應(yīng)原理帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)受到洛侖茲力q>0++++++++++++此時(shí)載流子將作勻速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩側(cè)停止電荷的繼續(xù)堆積，從而在兩側(cè)建立一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差++++++++++++q<0++++++++++++總結(jié)(1)q>0時(shí)，RH>0,(2)

q<0時(shí)，RH<0,霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2、根據(jù)霍耳系數(shù)的大小的測定，可以確定載流子的濃度n型半導(dǎo)體載流子為電子p型半導(dǎo)體載流子為帶正電的空穴1、確定半導(dǎo)體的類型霍耳效應(yīng)已在測量技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域中得到越來越普遍的應(yīng)用。3.測磁場B

利用霍耳效應(yīng)可作成一種尺寸很小的傳感元件(霍爾元件)，用以測量大電流，測量磁感應(yīng)強(qiáng)度，也可以將非電量(例如微小位移等)轉(zhuǎn)化為電量來量測。

*四、磁流體發(fā)電在導(dǎo)電流體中同樣會(huì)產(chǎn)生霍耳效應(yīng)導(dǎo)電氣體發(fā)電通道電極磁流體發(fā)電原理圖使高溫等離子體（導(dǎo)電流體）以1000ms-1的高速進(jìn)入發(fā)電通道（發(fā)電通道上下兩面有磁極），由于洛侖茲力作用，結(jié)果在發(fā)電通道兩側(cè)的電極上產(chǎn)生電勢(shì)差。不斷提供高溫高速的等離子體，便能在電極上連續(xù)輸出電能。電磁軌道炮

~106A原理示意圖

一合閘，巨大的電流(大于4兆安)可使易熔金屬變成等離子氣體；導(dǎo)電的等離子氣體受到安培力的作用，推動(dòng)炮彈運(yùn)動(dòng)?？蓪?5~65kg的炮彈加速到2km/s甚至更快，攔截目標(biāo)無需提前量。

一、磁介質(zhì)的分類9-6

磁介質(zhì)磁介質(zhì)——能與磁場產(chǎn)生相互作用的物質(zhì)磁化——磁介質(zhì)在磁場作用下所發(fā)生的變化（1）順磁質(zhì)（3）鐵磁質(zhì)（2）抗磁質(zhì)（4）超導(dǎo)體根據(jù)的大小和方向可將磁介質(zhì)分為四大類附加磁場磁導(dǎo)率——描述不同磁介質(zhì)磁化后對(duì)愿外磁場的影響二、分子電流分子磁矩

1.分子電流分子中電子有軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)分子中所有電子的運(yùn)動(dòng)形成分子電流

(可看成是一通電小圓線圈)。

2.分子磁矩

軌道磁矩自旋磁矩——電子繞核的軌道運(yùn)動(dòng)——電子本身自旋三.順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)的磁化分子磁矩軌道磁矩自旋磁矩——電子繞核的軌道運(yùn)動(dòng)——電子本身自旋等效于圓電流——分子電流1、順磁質(zhì)及其磁化分子的固有磁矩不為零無外磁場作用時(shí)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，分子磁矩取向各不相同,整個(gè)介質(zhì)不顯磁性。分子磁矩(如鋁、鉑、氧)

有外磁場時(shí)，分子磁矩要受到一個(gè)力矩的作用，使分子磁矩轉(zhuǎn)向外磁場的方向。分子磁矩產(chǎn)生的磁場方向和外磁場方向一致，順磁質(zhì)磁化結(jié)果，使介質(zhì)內(nèi)部磁場增強(qiáng)。分子磁矩取向則是順磁性的來源

.2、抗磁質(zhì)及其磁化分子的固有磁矩為零在外磁場中，抗磁質(zhì)分子會(huì)產(chǎn)生附加磁矩電子繞核的軌道運(yùn)動(dòng)電子本身自旋外磁場場作用下產(chǎn)生附加磁矩電子的附加磁矩總是削弱外磁場的作用。抗磁性是一切磁介質(zhì)共同具有的特性。總與外磁場方向反向在外磁場作用下磁介質(zhì)出現(xiàn)磁性或磁性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱磁化

B0pmLpmMe·

B0

pm⊙Me·B0pmLpmMe·B0pmL

pm⊙Me·順磁質(zhì)的抗磁性

外磁場對(duì)電子軌道運(yùn)動(dòng)的作用

當(dāng)分子處于外磁場中時(shí)，電子的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)受一力矩

在力矩作用下，L繞B0進(jìn)動(dòng)

根據(jù)是角動(dòng)量定理

由于進(jìn)動(dòng)，電子產(chǎn)生了附加磁矩

不管電子軌道運(yùn)動(dòng)方向如何，附加磁矩總與外磁場方向相反。對(duì)自旋磁矩，外磁場也有同樣作用

.定義:磁化強(qiáng)度*四、磁化強(qiáng)度Is——磁化電流js——沿軸線單位長度上的磁化電流（磁化面電流密度）磁化強(qiáng)度M在量值上等于磁化面電流密度。穿過S兩次的i分對(duì)I無貢獻(xiàn)，和S

的邊界相套住的i分(只穿過S一次)對(duì)I有貢獻(xiàn)

.nS磁介質(zhì)體內(nèi)n

Si分nS磁介質(zhì)體內(nèi)n

Si分nS磁介質(zhì)體內(nèi)n

Si分nS磁介質(zhì)體內(nèi)n

S

i分與邊界上dl段套住的分子電流

abcd取如圖所示的積分環(huán)路abcda:磁化強(qiáng)度對(duì)閉合回路L的線積分，等于穿過以L為周界的任意曲面的磁化電流的代數(shù)和。五、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理1、磁化強(qiáng)度與磁化電流的關(guān)系S2.磁介質(zhì)中的高斯定理通過磁場中任一閉合曲面的總磁通量為零磁介質(zhì)中的高斯定理3、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理定義磁場強(qiáng)度在穩(wěn)恒磁場中，磁場強(qiáng)度矢量沿任一閉合路徑的線積分（即環(huán)流）等于包圍在環(huán)路內(nèi)各傳導(dǎo)電流電流的代數(shù)和，而與磁化電流無關(guān)。單位：安培/米(A/m)六、磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系介質(zhì)的磁導(dǎo)率電介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理稱為相對(duì)電容率或相對(duì)介電常量之間的關(guān)系之間的關(guān)系稱為相對(duì)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率例1一環(huán)形螺線管，管內(nèi)充滿磁導(dǎo)率為μ，相對(duì)磁導(dǎo)率為μr的順磁質(zhì)。環(huán)的橫截面半徑遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑。單位長度上的導(dǎo)線匝數(shù)為n。

求：環(huán)內(nèi)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度解：例2一無限長載流圓柱體，通有電流I，設(shè)電流

I

均勻分布在整個(gè)橫截面上。柱體的磁導(dǎo)率為μ，柱外為真空。求：柱內(nèi)外各區(qū)域的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：IR在分界面上H

連續(xù),B

不連續(xù)IR1、磁化曲線裝置：環(huán)形螺繞環(huán);鐵磁質(zhì)Fe,Co,Ni及稀釷族元素的化合物，能被強(qiáng)烈地磁化實(shí)驗(yàn)測量B,如用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測量或用小線圈在縫口處測量；由得出曲線鐵磁質(zhì)的不一定是個(gè)常數(shù)，它是的函數(shù)七、鐵磁質(zhì)原理:勵(lì)磁電流I;

用安培定理得H初始磁化曲線.......矯頑力飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁滯回線剩磁2、磁滯回線磁化和退磁B的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)。每個(gè)H對(duì)應(yīng)不同的B與磁化的歷史有關(guān)。磁滯回線--不可逆過程磁滯損耗在交變電流的勵(lì)磁下反復(fù)磁化使其溫度升高.大?。捍艤p耗磁滯回線面積臨界溫度(鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn))

每種磁介質(zhì)當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，由高磁導(dǎo)率、磁滯、磁致伸縮等一系列特殊狀態(tài)全部消失，而變?yōu)轫槾判?。不同鐵磁質(zhì)具有不同的轉(zhuǎn)變溫度如：鐵為1040K，鈷為1390K，鎳為630K原因：磁疇瓦解

3.

有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。鐵磁質(zhì)的特性2.

有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時(shí)可以使磁場增強(qiáng)102~

104倍。4.溫度超過居里點(diǎn)時(shí)，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。1.

磁導(dǎo)率μ不是一個(gè)常量，它的值不僅決定于原線圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。

B

和H

不是線性關(guān)系。3、磁疇根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強(qiáng)的“交換耦合作用”，使得在無外磁場作用時(shí)，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。這些區(qū)域稱為“磁疇”磁疇—鐵磁質(zhì)中存在的自發(fā)磁化的小區(qū)域(線度～10-4m)。一個(gè)磁疇中約有1012~1015個(gè)原子。

多晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖顯示磁疇結(jié)構(gòu)的鐵粉圖形純鐵硅鐵鈷三種鐵磁性物質(zhì)的磁疇Si-Fe單晶(001)面的磁疇結(jié)構(gòu)箭頭表示磁化方向用磁疇理論可以解釋鐵磁質(zhì)的磁化過程、磁滯現(xiàn)象、磁滯損耗以及居里點(diǎn)。磁滯效應(yīng):由于內(nèi)部存在雜質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力,磁疇在磁化