大學(xué)物理磁學(xué)4課件

四、磁力的功1、磁力對(duì)運(yùn)動(dòng)載流導(dǎo)線作的功F

IBabcdLabx磁場(chǎng)力：F=BIL磁場(chǎng)力的功：A=Fx=BILx其中BLx=BS=磁場(chǎng)力的功：2、載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)力的功nF2F1Bd力矩的功：磁力矩：例、有一半徑為R的閉合載流線圈，通過電流I。今把它放在均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與線圈平面平行。求：（1）以直徑為轉(zhuǎn)軸，線圈所受磁力矩的大小和方向。（2）在力矩作用下，線圈轉(zhuǎn)過90°，力矩做了多少功？解：法一作用力垂直于線圈平面RdlI法二：線圈轉(zhuǎn)過90°時(shí)，磁通量的增量為：RdlI§8-7磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)一、磁介質(zhì)及其分類

磁介質(zhì)：放入磁場(chǎng)后受磁場(chǎng)影響（磁化）反過來又影響磁場(chǎng)的介質(zhì)稱為“磁介質(zhì)”。1、磁場(chǎng)要使磁介質(zhì)磁化----未加外磁場(chǎng)

介質(zhì)磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏觀效果是在介質(zhì)橫截面邊緣出現(xiàn)環(huán)形電流，這種電流稱為磁化電流Is又叫分子面電流。產(chǎn)生磁化電流Is。Is磁化電流與傳導(dǎo)電流的區(qū)別：

磁化電流是分子電流規(guī)則排列的宏觀反映，并不伴隨電荷的定向運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生熱效應(yīng)。而傳導(dǎo)電流是由大量電荷作定向運(yùn)動(dòng)而形成的（1）順磁性介質(zhì)：

介質(zhì)磁化后呈弱磁性。附加磁場(chǎng)B與外場(chǎng)Bo同向。B>Bo,r>1（2）抗磁性介質(zhì)：

介質(zhì)磁化后呈弱磁性。附加磁場(chǎng)B與外場(chǎng)Bo反向。B<Bo,r<1（3）鐵磁性介質(zhì)：

介質(zhì)磁化后呈強(qiáng)磁性。附加磁場(chǎng)B與外場(chǎng)Bo同向。B>>Bo,r>>1（4）超導(dǎo)體(完全抗磁體）：B=0B=0二、分子電流和分子磁矩

分子磁矩各電子磁矩

近代科學(xué)實(shí)踐證明，分子或原子中的電子存在軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生磁效應(yīng)。分子或原子中各電子對(duì)外產(chǎn)生磁效應(yīng)的總和，等效于一個(gè)圓電流，稱為“分子電流”。分子電流的磁矩稱為“分子磁矩”單個(gè)電子繞核：+-+--+電子的進(jìn)動(dòng)：在外磁場(chǎng)的作用下，分子或原子中和每個(gè)電子相聯(lián)系的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的電子以一定的角動(dòng)量作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)，每個(gè)電子除了保持環(huán)繞原子核的運(yùn)動(dòng)和電子本身的自旋以外，還要附加電子磁矩以外磁場(chǎng)方向?yàn)檩S線的轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為電子的進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)三、弱磁質(zhì)的磁化規(guī)律兩種弱磁質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同順磁質(zhì)：分子固有磁矩不為0抗磁質(zhì)：分子固有磁矩為0順磁質(zhì)（a）無外磁場(chǎng)時(shí)，雜亂無章（熱運(yùn)動(dòng)）-++-+-B0+--+-+（b）加外磁場(chǎng)B0有序順磁質(zhì)與

同方向但由于，所以附加磁感應(yīng)強(qiáng)度抗磁質(zhì)

抗磁材料在外磁場(chǎng)的作用下，磁體內(nèi)任意體積元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和有一定的量值，結(jié)果在磁體內(nèi)激發(fā)一個(gè)和外磁場(chǎng)方向相反的附加磁場(chǎng)，這就是抗磁性的起源。（a）無外磁場(chǎng)時(shí)（b）加外磁場(chǎng)B0

注意：對(duì)順磁質(zhì)，可以忽略；對(duì)抗磁質(zhì)，對(duì)于真空，。外磁場(chǎng)為零，磁化強(qiáng)度為零。外磁場(chǎng)不為零:順磁質(zhì)抗磁質(zhì)2.磁化電流

對(duì)于各向同性的均勻介質(zhì)，介質(zhì)內(nèi)部各分子電流相互抵消，而在介質(zhì)表面，各分子電流相互疊加，在磁化圓柱的表面出現(xiàn)一層電流，好象一個(gè)載流螺線管，稱為磁化面電流（或安培表面電流）。設(shè)介質(zhì)表面沿軸線方向單位長(zhǎng)度上的磁化電流為（面磁化電流密度），則長(zhǎng)為l的一段介質(zhì)上的磁化電流強(qiáng)度IS為3.有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的總磁感應(yīng)強(qiáng)度為：有磁介質(zhì)時(shí)單位:A/m磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理

磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任一閉合回路的環(huán)流，等于閉合回路所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和，而在形式上與磁介質(zhì)中的磁化電流無關(guān)。為磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量定義

實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于各向同性的介質(zhì)，在磁介質(zhì)中任意一點(diǎn)磁化強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。

式中只與磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為磁介質(zhì)的磁化率，是一個(gè)純數(shù)。如果磁介質(zhì)是均勻的，它是一個(gè)常量；如果磁介質(zhì)是不均勻的，它是空間位置的函數(shù)。有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理應(yīng)用舉例螺繞環(huán)如圖,知I、N、R1、R2.螺繞環(huán)內(nèi)充滿均勻介質(zhì)R1R2r求環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度解：根據(jù)磁場(chǎng)分布特點(diǎn),取同心圓形

回路L,半徑R1<r<R2

.均勻介質(zhì)B=μH,所以:真空情況,μr=1,即μ