理学恒定电流的磁场嘉应.pptx

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1、横截面S+一 电流 电流密度单位:A（基本单位）8-1 恒定电流 电荷作定向运动形成电流，规定正电荷运动方向为电流的方向1、电流运流电流：电荷群或带电体的移动。传导电流：物体内部载有电荷的粒子（载流子）在物体内定向移动形成的电流电流强度：单位时间内通过导体的电荷量稳恒电流：电流强度不随时间发生变化第1页/共122页dIdSPI大块导体2、电流密度-描述导体内各点电流流动情况的物理量P大块导体内流有恒定电流I，P和P点点和流动情况不同，P点电荷流动更慢一些电流强度无法精确描述导体内电流分布情况电流密度矢量定义：P点取一面元dS，dS垂直于P点正电荷移动方向 （电流方向），dt时间内流过dS的电荷

2、量dQ电流密度矢量定义（电流密度矢量定义（P329P329）：导体内某点电流密度矢量方向与该点正电荷运动方向）：导体内某点电流密度矢量方向与该点正电荷运动方向一致，大小等于通过垂直于电流方向的单位面积的电流，一致，大小等于通过垂直于电流方向的单位面积的电流，单位：单位：A/mA/m2 2第2页/共122页dIdIdSPI大块导体P 求通过导体某横截面求通过导体某横截面S S的电流强度的电流强度I I横截面横截面S S分成许多小横截面分成许多小横截面dSdS通过某小横截面通过某小横截面dSdS的电流强度的电流强度d dI I第3页/共122页1)稳恒条件IdsjSq内对闭合曲面 S 有：电荷守恒

3、定律稳恒情况有：稳恒条件：或I的大小和方向不随时间变化3、恒定电流：第4页/共122页I1+I4=I2+I32）由恒定条件可得出的几个结论 节点电流定律(基尔霍夫第一定律)(1)导体表面电流密度矢量无法向分量。(2)对一段无分支的稳恒电路，其各横截面的电流强度相等。(3)在电路的任一节点处，流入节点的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和。I4 I3 I1 I2S第5页/共122页(1)相同处：a.电场不随时间改变；b.满足高斯定理；c.满足环路定理，是保守力场。可引进电势概念。回路电压定律(基尔霍夫第二定律)：在稳恒电路中，沿任何闭合回路一周的电势降落的代数和等于零。3）稳恒电场和静电场的对

4、比(2)不同处：a.产生恒定电流的电荷是运动的(电荷分布不随t变)；b.恒定电场对运动的电荷作功，总伴随着能量转移。第6页/共122页二、电源 电动势电源是提供非静电力的装置电路中为什么会有稳定电流？电路中为什么会有稳定电流？电源正极聚集正电荷电源正极聚集正电荷电源负极聚集负电荷电源负极聚集负电荷电源内部存在非静电力电源内部存在非静电力E Ek k，能，能够源源不断的在电源内部将够源源不断的在电源内部将正电荷由负极搬运到正极正电荷由负极搬运到正极电路导通时，正电荷由正极沿电路导通时，正电荷由正极沿电路流向负极，到达负极时，电路流向负极，到达负极时，必须有一种力将正电荷在电源必须有一种力将正电荷

5、在电源内部搬运到正极，内部搬运到正极，静电力无法静电力无法完成？完成？第7页/共122页电源的非静电力把单位正电荷从负极移动到正极所做的功定义为电源的电动势：非静电力场的强度 :单位正电荷所受的非静电性的力.+-电动势：+第8页/共122页三三.欧姆定律欧姆定律-（全电路欧姆定律及含源电路欧姆定律）（全电路欧姆定律及含源电路欧姆定律）电路导体上电势差（电压）电路导体上电势差（电压）R RA AB BR RA AB B电路电源上电势差，电路电源上电势差，A AB B-+A AB B-+第9页/共122页B BA AC CI I绕闭合回路一周电势差绕闭合回路一周电势差绕闭合回路上电势有升有降绕闭合

6、回路上电势有升有降闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律I I第10页/共122页 一、基本磁现象 1.早期磁现象：磁铁与磁铁间的作用。(1)磁铁有两个极：N，S。(2)磁极间存在相互作用力：同极相斥，异极相吸。8-2 磁感应强度铁钴镍合金、钕铁硼第11页/共122页2.电流的磁效应 1820年安培：磁铁对电流作用力；电流间的相互作用力。INS 1819年奥斯特：电流对磁针作用力；第12页/共122页l实验三(安培)F揭示出载流导线之间有相互作用力相互吸引相互排斥第13页/共122页 安培分子电流：安培分子电流：安培分子电流：安培分子电流：物质的每个分子核外电子绕原子核物质的每个分子核外电子绕原子核

7、物质的每个分子核外电子绕原子核物质的每个分子核外电子绕原子核转动，分子等效为环形电流都转动，分子等效为环形电流都转动，分子等效为环形电流都转动，分子等效为环形电流都-分子电流分子电流分子电流分子电流-产生磁场产生磁场产生磁场产生磁场l l结论：结论：磁现象的本源是电荷的运动磁现象的本源是电荷的运动l l分子电流作定向排列，则宏观上就会显现出磁性来分子电流作定向排列，则宏观上就会显现出磁性来+-e-e3.3.安培环流假说安培环流假说-解释物质的磁性解释物质的磁性 当物体内分子环流杂乱无章排列，分子环流磁性相互抵消，当物体内分子环流杂乱无章排列，分子环流磁性相互抵消，物体不显磁性物体不显磁性无外磁

8、场有外磁场N NS S第14页/共122页二、磁场 相对于观察者运动的电荷或电流既产生电场又产生磁场。磁场具有物质属性：有能量、动量和质量。磁场力通过磁场传递：磁场属性：对存在与磁场中的运动电荷或电流有力的作用-磁场力磁场运动电荷(电流)运动电荷(电流)磁场磁铁磁铁电流电流第15页/共122页三、磁三、磁 感感 强强 度度 描述磁场性质的物理量描述磁场性质的物理量 电荷沿该方向直线电荷沿该方向直线运动，磁场力为零运动，磁场力为零电荷沿该方向直线电荷沿该方向直线运动，磁场力为零运动，磁场力为零 第16页/共122页电荷沿该方向直线电荷沿该方向直线运动，磁场力为零运动，磁场力为零电荷沿该方向直线电

9、荷沿该方向直线运动，磁场力为零运动，磁场力为零判断右图中磁感应强度的方向判断右图中磁感应强度的方向单位 特斯拉复习复习B B的定义的定义第17页/共122页讲解：讲解：P338P338思考题思考题1 1（布置为作业题（布置为作业题 考试题）考试题）x xy yz zq q0 0运动正电荷，负电荷？运动正电荷，负电荷？x xy yq q0 0z z四四.磁感应线和磁通量磁感应线和磁通量8.48.4节讲述节讲述第18页/共122页 1998 1998年美国航天飞机搭载的用来探测宇宙中年美国航天飞机搭载的用来探测宇宙中反物质和暗物质的反物质和暗物质的磁谱仪核心部件磁谱仪核心部件,是由我国中科是由我国

10、中科院电工所用钕铁硼材料制作的。院电工所用钕铁硼材料制作的。20032003年再次升空，年再次升空，采用超导磁铁，磁场强度增大采用超导磁铁，磁场强度增大100100倍，长期探测。倍，长期探测。永磁之王钕铁硼磁场:是永久磁铁磁场的400倍.两片药片大小的钕铁硼材料,由于磁力非常强大,用两手不能分开。一块钕铁硼材料能吸引比自身重量大60倍的物体。第19页/共122页8-3 毕奥-萨伐尔定律一、毕奥-萨伐尔定律计算任意通电导线激发磁场的磁感应强度如何计算图中通电导体在空间如何计算图中通电导体在空间P P点激发磁场的磁感应强度？点激发磁场的磁感应强度？I IP Pr rL L第20页/共122页毕奥毕

11、奥-萨伐尔定律萨伐尔定律 真空中，电流元 产生的磁场真空的磁导率：整根通电导线在整根通电导线在P P点激发的磁感应强度点激发的磁感应强度I IP Pr rL L第21页/共122页第22页/共122页例 判断各点磁感强度的方向和大小.12345678+1、5 点：3、7点：2、4、6、8 点：第23页/共122页实际计算时要应用分量式：由磁感强度叠加原理得导线产生的磁场：三、毕奥-萨伐尔定律应用第24页/共122页 例例8-18-1有有一一长长为为L L的的载载流流直直导导线线，通通有有电电流流为为I I，求求与与导导线线相相距距为为a a的的P P点点处处的的磁磁感感应强度应强度(考试重点）

12、考试重点）解：在导线上解：在导线上任取一电流元，它在任取一电流元，它在P P点的磁感应强度点的磁感应强度IPa 由于每个电流元在由于每个电流元在P P点的磁场方向相同点的磁场方向相同P P点的磁感应强度点的磁感应强度方向垂直于纸面向内方向垂直于纸面向内P P点的磁感应强度点的磁感应强度为什么可以变为变量？为什么可以变为变量？第25页/共122页P P点的磁感应强度点的磁感应强度IPa角角 从垂线向上转从垂线向上转(沿沿I I流向流向)则取正值则取正值,从垂线向下转从垂线向下转(沿沿I I反向反向)则取负值则取负值第26页/共122页对无限长载流直导线有对无限长载流直导线有IPa半无限长直导线半

13、无限长直导线直导线上或直导线的延长线上直导线上或直导线的延长线上*P第27页/共122页三、毕奥-萨伐尔定律应用1.载流直导线的磁场IPa第28页/共122页(1)无限长直导线(2)半无限长直导线r讨论B(3)直导线上或直导线的延长线上*P第29页/共122页 例1半径为R的圆形载流导线通有电流I，求其轴线上P点的磁感应强度。解：取轴线为x轴 任取一电流元第30页/共122页由对称性可知，磁场沿轴线方向方向如图第31页/共122页 方向沿x轴正方向-满足右手螺旋关系第32页/共122页讨论：讨论：圆 心 处，x=0载流圆导线的磁矩第33页/共122页电偶极子在轴线上的场强载流线圈有N匝时第34

14、页/共122页解:将圆盘电流划分为无穷多宽度为dr的圆电流向外 例2 半径 为 的带电薄圆盘的电荷面密度为 ,并以角速度 绕通过盘心垂直于盘面的轴转动，求圆盘中心的磁感强度.向内第35页/共122页例3试求一载流直螺线管轴线上任一点P的磁感应强度。设螺线管的半径为R，单位长度上绕有n匝线圈，通有电流I。解：距P点l处任取一小段dl小段上匝数第36页/共122页方向沿轴线向右第37页/共122页第38页/共122页 讨论：讨论：螺 线 管“无 限 长”：-密绕长直螺线管轴线上的磁感应强度各点都相等，与位置无关第39页/共122页 四四.运动电荷产生的磁场运动电荷产生的磁场l l取电流元取电流元

15、，它在空间某，它在空间某点产生的磁感应强度为点产生的磁感应强度为第40页/共122页因电流元内粒子数 方向与电荷速度 方向相同第41页/共122页每个以速度 运动、电量为q的电荷所产生的磁感应强度为第42页/共122页作业:例题8-1，8-2，P386 8-9 8-10 8-12，8-16，8-19 自学P343 例题8-3第43页/共122页穿过与磁场垂直的单位面积的磁力线条数8-4 稳恒磁场的高斯定理与安培环路定理一、磁感应线、磁通量1.磁感应线(磁力线)描述磁场的辅助线 的方向：磁力线切线方向的大小：可用磁感应线的疏密描述磁场强弱上述图中那里的磁场最强第44页/共122页磁力线性质：磁力

16、线是一系列围绕电流、首尾相接的闭合曲线磁力线性质：磁力线是一系列围绕电流、首尾相接的闭合曲线比较与电力线区别比较与电力线区别(下页电力线）下页电力线）两条磁力线永远不相交，否则相交点有两条磁力线永远不相交，否则相交点有 两个方向两个方向第45页/共122页正电荷负电荷+电力线电力线起于正电荷起于正电荷(或无限远处或无限远处)，终于负电荷终于负电荷(或无限远或无限远处处)，不会形成闭合曲线。，不会形成闭合曲线。两条电力线不会相交两条电力线不会相交第46页/共122页2.磁通量-通过曲面磁感应线的条数 分四种情况讨论1.1.匀强磁场中，通过与磁场方向垂直平面的磁通量匀强磁场中，通过与磁场方向垂直平

17、面的磁通量2.2.匀强磁场中，平面匀强磁场中，平面S S与磁场方向夹角为与磁场方向夹角为第47页/共122页3.3.任意磁场中，通过任意曲面的磁通量任意磁场中，通过任意曲面的磁通量第48页/共122页，磁感应线条数穿入闭合面4.4.穿过闭合面的磁通量（磁力线条数）：穿过闭合面的磁通量（磁力线条数）：方向规定：指向闭合面外的法线方向规定：指向闭合面外的法线方向为正方向方向为正方向，磁感应线条数穿出闭合面磁力线条数闭合，通过闭合曲面的磁力线净条数磁力线条数闭合，通过闭合曲面的磁力线净条数通过闭合曲面的磁力线净条数一定为零通过闭合曲面的磁力线净条数一定为零否则磁力线不闭合否则磁力线不闭合第49页/共

18、122页第50页/共122页二、磁场的高斯定理 由于磁力线是闭合曲线，因此通过任一闭合曲面的磁通量必为零,即讲解讲解P386 8-8P386 8-8称为磁场的高斯定理。在静电场中,通过一闭合曲面的电通量可以不为零,这反映了静电场是有源场。而磁场是无源场。第51页/共122页三、磁场的安培环路定理-计算绕闭合回路磁感应强度的线积分什么是闭合回路磁感应强度的线积分？闭合回路ABCD分为无穷多长度为 线元，线元方向与回路绕向相同A AB BC CD D绕闭合回路ABCD的磁感应强度的线积分为，回路上各线元上，的代数和，表达式为：第52页/共122页A AC CD DB B是否对任意磁场的任意闭合回路

19、L第53页/共122页X X垂直射向屏幕内的无限长通电直导线，电流强度I闭合回路L与磁力线环绕方向重合，半径为r将闭合回路L分为无穷多长度为 线元，线元方向与回路绕向相同第54页/共122页X XX XX X安培环路定理：在磁场中，沿任意闭合回路的 矢量线积分，等于真空中磁导率 乘以穿过闭合回路（或穿过以该闭合回路为边界的任意曲面）的各恒定电流的代数和安培环路定理表达式第55页/共122页安培环路定理表达式X XX XX X讨论：1.为穿过积分回路的所有电流的代数和，或理解为穿过以为穿过积分回路的所有电流的代数和，或理解为穿过以回路为边界的任意曲面的电流代数和；不含不穿过闭合回路的回路为边界的

20、任意曲面的电流代数和；不含不穿过闭合回路的电流电流2.2.求和号内，电流强度求和号内，电流强度I I为代数量，有正负。规定：为代数量，有正负。规定：电流流向与积分路径绕行方电流流向与积分路径绕行方向满足右手螺旋法则时，电流为正；相反时电流为负向满足右手螺旋法则时，电流为正；相反时电流为负 判断图中各电流正负判断图中各电流正负3.3.回路外面的电流对回路外面的电流对 的环流没有贡献，但回路上各点的的环流没有贡献，但回路上各点的 却是由回路却是由回路内外所有内外所有电流电流决定的；决定的；4.安培环路定律反映了磁场是安培环路定律反映了磁场是非保守场。非保守场。第56页/共122页X XX XX X

21、lI1I2I3II第57页/共122页 例1.无限长载流直导线产生的磁感应强度四、安培环路定理的应用电流对称分布:安培环路定理 计算 分布。解解:取以轴线为中心、半径为取以轴线为中心、半径为r r的圆作为积分回路的圆作为积分回路L L，闭合回路绕向与电流方向满足右螺旋关系闭合回路绕向与电流方向满足右螺旋关系由于闭合回路上各点由于闭合回路上各点 大小相同，其方向沿回路切线方向，且大小相同，其方向沿回路切线方向，且与回路同方向与回路同方向若回路方向与右螺旋相反？若回路方向与右螺旋相反？第58页/共122页 例2 设无限长圆柱体半径为R,电流I沿轴线方向,并且在横截面上是均匀分布的。求圆柱体内外的磁

22、场解解:取以轴线为中心、半径为取以轴线为中心、半径为r r的圆作为积分回路的圆作为积分回路L L根据对称性可得，闭合回路根据对称性可得，闭合回路L L上磁感应强度相同，方向沿切线上磁感应强度相同，方向沿切线方向，与积分微元同向方向，与积分微元同向PL第59页/共122页 解：例4 求载流螺线环的磁场分布。设螺线环环上均匀密绕N匝线圈,线圈中通有电流I,如图所示。Iro 由安培环路定理：l2 ro在环管内:B=NI=0 n I第60页/共122页 对于管外任一点,过该点作一与螺线环同轴的圆周l1或l2为闭合路径，由于这时I内=0，所以有 B=0 (在螺线环外)可见，螺线环的磁场集中在环内，环外无

23、磁场。l1l2 对载流长直密绕螺线管，若线圈中通有电流强度为I的电流,沿管长方向单位长度上的匝数为n，则由安培环路定理容易求得：管内：管外：B=0可见管内是匀强磁场,而管外的磁场仍为零。第61页/共122页重点和难点：磁场安培环路定理安培环路定理在典型载流体磁场计 算中的应用无限长载流直导线载流螺绕线管无限长载流圆柱体（面）无限大载流平面作业:P388 8-25 8-26 例题 8-6第62页/共122页8-5 带电粒子在电场和磁场中运动1.洛仑兹力洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，故对电荷不作功，只改变速度方向而不改变速度大小。第63页/共122页 运动电荷在电场和磁场中受的运动电荷在电场和磁

24、场中受的力力第64页/共122页2.带电粒子在均匀磁场中的运动 洛伦兹力为零，忽略重力，带电粒子沿磁场线作匀速直线运动。带电粒子作匀速率圆周运动，洛伦兹力为向心力（1）BB（2）第65页/共122页回旋加速器.-+速度选择器照相底片质谱仪的示意图r应用7072 73 74 76锗的质谱第66页/共122页（3）与B夹 角B/=cos=sin螺距粒子以B的方向为轴线作等螺距螺旋线运动垂直于B的平面内:沿磁场B的方向:以/作匀速直线运动第67页/共122页三三.霍耳效应霍耳效应1.1.霍耳效应霍耳效应l l霍耳效应：霍耳效应：载流导体薄板放入与板面载流导体薄板放入与板面垂直的磁场中，板上下端面间产

25、生电垂直的磁场中，板上下端面间产生电势差势差U UHH的现象的现象反转反转9090度度 R RHH：霍耳系数，与材料有关：霍耳系数，与材料有关第68页/共122页设导体板内自由电子的平均定向速度为设导体板内自由电子的平均定向速度为 ,单位体积内自由电子数为单位体积内自由电子数为n n，磁感应强度，磁感应强度方向如图方向如图电子所受洛仑兹力电子所受洛仑兹力洛仑兹力方向向上，电子在洛仑兹力作用下洛仑兹力方向向上，电子在洛仑兹力作用下向上漂移，形成上负下正电荷分布，在导体向上漂移，形成上负下正电荷分布，在导体内产生附加电场，场强内产生附加电场，场强 方向向上方向向上附加电场对电子作用力：附加电场对电

26、子作用力：第69页/共122页霍耳电势差霍耳电势差b bd d最后说明该公式的来由最后说明该公式的来由比较可得第70页/共122页I+-(1)确定导电体中载流子浓度;r应用n 型半导体(电子)p 型半导体(正电荷)(2)区分半导体材料(3)测磁感强度-探头高斯计第71页/共122页重点和难点：洛仑兹力运动电荷在磁场中的运动规律半径与周期：霍耳效应作业:P389 8-28 8-32第72页/共122页8-6 磁场对载流导线的作用一一.安培定律安培定律计算磁场载流导线的作用力计算磁场载流导线的作用力-安培力安培力I IL L方法：将通电导体分为无穷多方法：将通电导体分为无穷多电流元电流元 ，如何计

27、算磁场对任意形状通电导线作用力如何计算磁场对任意形状通电导线作用力-安培力安培力 方向与电流方向一致，单个电流元所受安培力方向与电流方向一致，单个电流元所受安培力 ，整个通电导线所受安培力为各电流元所受安培力，整个通电导线所受安培力为各电流元所受安培力 的的矢量和。矢量和。单个电流元所受安培力单个电流元所受安培力 可由安培定律计算可由安培定律计算安培定律安培定律磁场对任意形状通电导线磁场对任意形状通电导线安培力：安培力：第73页/共122页x xz z计算匀强磁场中，长度为计算匀强磁场中，长度为l l的通电直导线所受安培力的通电直导线所受安培力中学如何计算？中学如何计算？第74页/共122页

28、例1一载有电流I、半径为R的半圆形导线,放在均匀磁场中,磁场与导线平面垂直,求该导线所受安培力。解：建立如图坐标系取电流元所受安培力大小方向沿径向向外第75页/共122页 l由对称性知，合力方向沿y轴正向方向向上矢量式:问题：A到B载流直导线结果如何？第76页/共122页 解：建立如图的坐标系任取电流元例2一弯曲通有电流I的平面导线，端点A、B距离为L，均匀磁场 垂直于导线所在平面，求导线所受磁力。第77页/共122页同理同理矢量式矢量式:从从A A到到B B的载流直导线结果如何？的载流直导线结果如何？第78页/共122页结论：结论：对任意形状的导线，在任意方向的对任意形状的导线，在任意方向的

29、均匀磁场均匀磁场中，可用等效直导线方法计算所受磁中，可用等效直导线方法计算所受磁力；力；C CD D求图中任意形状闭合线圈求图中任意形状闭合线圈ACBDAACBDA在匀强磁场在匀强磁场中所受到的磁场力中所受到的磁场力解：闭合线圈解：闭合线圈ACBDAACBDA所受磁场力可表示为所受磁场力可表示为闭合线圈闭合线圈ACBDAACBDA所受合力为零所受合力为零结论：结论：闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零第79页/共122页二二.“.“安培安培”定义定义-七个基本物理量单位之一七个基本物理量单位之一aDCb真空中，两平行长直导线相距 1 m，通大小相等、方向相同

30、电流，两导线间相互作用力？大小为大小为d=1md=1m第80页/共122页单位长度所受安培力的大小：单位长度所受安培力的大小：大小为大小为aDCbd=1md=1md=1md=1m当单位长度所受安培力为当单位长度所受安培力为 时时 安培定义：在真空中，通有大小相等、方向相同电流的两平行长直导线相距安培定义：在真空中，通有大小相等、方向相同电流的两平行长直导线相距 1 m 1 m，当两，当两导线每单位长度上的吸引力为导线每单位长度上的吸引力为 时，导线中的电流为时，导线中的电流为 1 A1 A。第81页/共122页 载载载载流流流流线线线线圈圈圈圈法法法法向向向向 ：右右右右手手手手四四四四指指指

31、指沿沿沿沿电电电电流流流流流流流流动动动动方方方方向向向向弯弯弯弯曲曲曲曲，大大大大姆姆姆姆指指指指所所所所指方向指方向指方向指方向三、三、磁场对载流线圈的作用磁场对载流线圈的作用 在匀强磁场中，闭合线圈所受合外力为零在匀强磁场中，闭合线圈所受合外力为零 第82页/共122页大小相等，方向相反，且在同一直线上，因此相互抵消第83页/共122页大小相等大小相等,方向相反方向相反,但作用但作用线不在同一直线上线不在同一直线上垂直指向屏幕面外侧第84页/共122页 l l定义定义载流线圈的磁矩载流线圈的磁矩-线圈平面法线圈平面法线方向线方向 适用于均匀磁场中任意形适用于均匀磁场中任意形状的平面线圈状

32、的平面线圈N N匝线圈匝线圈第85页/共122页 讨论：讨论：=/2：线圈受的磁力矩最大线圈受的磁力矩最大IB.=/2第86页/共122页=0：线圈受到的磁力矩为零线圈受到的磁力矩为零 =：线圈所受力矩为零线圈所受力矩为零-稳定的平衡位置稳定的平衡位置-不稳定的平衡位置，线圈稍受扰动，就会转向=0的位置B+I第87页/共122页 =：线圈所受力矩为零线圈所受力矩为零-不稳定的平衡位置，不稳定的平衡位置，线圈稍受扰动，就会转向线圈稍受扰动，就会转向 =0=0的位置的位置.IB第88页/共122页 均均匀匀磁磁场场中中的的载载流流线线圈圈所所受受合合力力为为零零，但但力力矩矩不为零不为零非均匀磁场

33、中的载流线圈既受到力矩作用，还受非均匀磁场中的载流线圈既受到力矩作用，还受到不为零的磁力作用到不为零的磁力作用-转动而不会平动转动而不会平动-既有转动，也有平动3、公式适用于任意形状平面载流线圈第89页/共122页四.磁力的功载流直导线在均匀磁场中运动时安培力所作的功：第90页/共122页2、适用载流线圈在磁场内转动时磁力所作的功说明:1、适用于任意形状导线和任意磁场磁力作功的一般表示式3、适用于国际单位第91页/共122页重点和难点：安培力 安培定律的应用大小：方向：作业:P390 8-39 8-42 载流闭合线圈所受磁力矩磁力作功第92页/共122页 例14长直载流导线周围磁感应强度大小可

34、表示为B=k/r，k为常数，r为场点至直导线的距离。一长宽分别为a和b的矩形载流线框放在直导线一侧，求此时该线框受到的磁场力。第93页/共122页 解解：四边受磁力方向如图，大小为第94页/共122页 方向相反，相互抵消第95页/共122页方向沿水平向左-向磁场较强的区域运动第96页/共122页 一、磁介质：在磁场作用下，实物物质的分子状态发生变化，从而改变原来磁场。8-7 8-7 磁场中的磁介质磁场中的磁介质例如：金属改锥放入外磁场 ，金属内部分子状态改变，被磁化，产生附加磁场 ，实际磁场为两者矢量和 金属-磁介质磁化：在磁场作用下，实物物质的分子状态发生变化的过程金属改锥在外磁场作用下，变

35、为磁性物质过程-磁化过程磁介质分三类第97页/共122页二二.分子电流和分子磁矩分子电流和分子磁矩msI分子中电子绕原子核转动及自旋，可等效为分子中电子绕原子核转动及自旋，可等效为圆圆形电流，形电流，具有一定磁矩具有一定磁矩-分子磁矩分子磁矩-eN NS S顺磁质的磁化无外磁场有外磁场不显磁性显现磁性在外磁场的作用下，分子磁矩转向与外磁场相同方向转动，分子环流产生的附加磁场在外磁场的作用下，分子磁矩转向与外磁场相同方向转动，分子环流产生的附加磁场 与外磁场与外磁场 相同，磁场增强相同，磁场增强第98页/共122页3、抗磁质的磁化抗磁质的分子固有磁矩为 0。不显磁性 附加磁矩 显示抗磁性为什么

36、反平行于 呢？第99页/共122页无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 反平行于显示抗磁性进动第100页/共122页8-8 8-8 有磁介质时的安培环路定理有磁介质时的安培环路定理 磁场强度磁场强度 一、一、安培环路定理安培环路定理无无外外磁磁场场有有外外磁磁场场1.1 1.1 磁化强度磁化强度-表征磁介质磁化程度的物理量表征磁介质磁化程度的物理量磁化强度定义单位体积内分子磁矩的矢量和讨论：讨论：1.1.外磁场为零，磁化强度为零；外磁场为零，磁化强度为零；第101页/共122页无无外外磁磁场场有有外外磁磁场场2.外磁场不为零顺磁质抗磁质第102页/共122页1.2 1.2 磁化面电流磁化面电流Bo顺磁

37、质磁化电流顺磁质磁化电流顺磁质的磁化电流激发附加磁场磁场与外磁场方向一致，顺磁质的磁化电流激发附加磁场磁场与外磁场方向一致，抗磁质的磁化电流激发附加磁场磁场与外磁场方向相反抗磁质的磁化电流激发附加磁场磁场与外磁场方向相反A A第103页/共122页Bo顺磁质磁化电流顺磁质磁化电流A A第104页/共122页1.3 1.3 计算磁化强度计算磁化强度 绕闭合回路积分值绕闭合回路积分值BoA Aa ab bc cd d第105页/共122页Bo顺磁质磁化电流顺磁质磁化电流A Aa ab bc cd d结论：结论：磁化强度对闭合回路线积分等于通过回路所包围面积内磁化强度对闭合回路线积分等于通过回路所包

38、围面积内的磁化电流的磁化电流第106页/共122页2.有磁介质时的安培环路定理Boa a X X X X X X X X X XX X X X X X X X X X X X X X X X X XX XX X X X X X X XX X X X X X X X X X X X X X X X X Xc cb bd d无限长螺线管，电流强度Io，管内充满磁介质，介质表面产生磁化电流 ，取闭合回路abcd，穿过闭合回路abcd两种电流I Io oI Io o磁感应强度沿闭合回路线积分（安培环路定理）第107页/共122页为使用方便，对上式变形为使用方便，对上式变形代入上式得代入上式得定义：磁场

39、强度矢量定义：磁场强度矢量磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理:各向同性磁介质中：M=mHm 磁介质的磁化率B=o(H+M)=o(1+m)H得单位单位:A/m:A/m第108页/共122页B=o(H+M)=o(1+m)H令令1 1+m m=r r相对磁导率相对磁导率,o o r r=磁导率磁导率,则则顺磁质和抗磁质:常数，铁磁质：磁化过程的中变量利用磁介质中安培环路定理解题思路利用磁介质中安培环路定理解题思路第109页/共122页例题1 一无限长直螺线管，单位长度上的匝数为n，螺线管内充满相对磁导率为 r 的均匀介质。导线内通电流I，求管内磁感应强度.BcabdlHP讨论:解：由介质中

40、安培环路定理得第110页/共122页第111页/共122页例2 一根长直同轴线由半径 a的长导线和套在它外面的内半径为b、外半径为c的同轴导体圆筒组成。中间充满磁导率为的各向同性均匀非铁磁绝缘材料,如图所示。设电流在截面上都是均匀分布的。求同轴线内外的磁场强度H和磁感应强度B的分布。bcaoIIIIabc第112页/共122页解 由安培环路定理:及 B=Hra:H=H2r bcaoIIr第113页/共122页0B=02 rbrc:H=bcaoIIrIr=0第114页/共122页电介质磁介质极化强度磁化强度电位移矢量磁场强度电场强度磁感应强度M=mH第115页/共122页重点和难点：磁介质中的安

41、培环路定理作业：P391 8-47 8-48第116页/共122页O一 磁 畴无外磁场有外磁场二 磁化曲线MNPO8-9 铁磁质第117页/共122页三 磁滞回线矫顽力 由于磁滞，当磁场强度减小到零（即 ）时，磁感强度 ，而是仍有一定的数值 ，叫做剩余磁感强度(剩磁).当外磁场由 逐渐减小时，磁感强度 B并不沿起始曲线 0P 减小，而是沿 PQ比较缓慢的减小，这种 B的变化落后于H的变化的现象，叫做磁滞现象，简称磁滞.O磁滞回线第118页/共122页四 铁磁性材料O软磁材料O硬磁材料O矩磁铁氧体材料 实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.第119页/共122页五 磁屏蔽 把磁导率不同的两种磁介质放到磁场中，在它们的交界面上磁场要发生突变，引起了磁感应线的折射.磁屏蔽示意图第120页/共122页六、磁路的一般概念磁感应通量（磁通）通过的区域称为磁路。常用电工设备中的磁路图第121页/共122页感谢您的观看！第122页/共122页