大学物理第五版上册课件：第7章08

第七章恒定磁场一.安培力ISBldmFdvlId7－8载流导线在磁场中所受的力电流元lIdlevIlnSNddd带电粒子数sindBefv一个带电粒子sinddlBINfF总和)sin(sinsinddlBIFBlIFdd矢量式(矢积方向)对任意载流导线BlIFd操作xxFFdyyFFd对称性分析与利用BlIdFdlIdBFd[例1]如图一通有电流I的闭合回路放在磁感应强度为的均匀磁场中,回路平面与磁感强度垂直.回路由直导线ab和半径为r的圆弧导线bca组成,电流I为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力.BBBxyoabcI2dF2dF1Fa.对直导线ab分析:b.对弧形导线积分处理讨论:均匀磁场条件下a.平面闭合电流回路0FabBIF1恰当坐标系(考虑对称性)任取电流元写取分量等Fdb.任意形状非闭合电流ababFFc.非均匀磁场上述结论不成立00lIdlIdr[例2]半径为R载有电流I2的导体圆环与电流为I1的长直导线放在同一平面内(如图),直导线与圆心相距为d,且Rd两者间绝缘,求作用在圆电流上的磁场力.xyO1IdR2Ia.由对称性分析:0yFcosddFFFxFdBlId2db.任取电流元Idl(IR)dcosπ210RdIBiRddIIF)1(22210二.磁场作用于载流线圈的磁力矩0F均匀磁场neM(N)P(O)B1F2F0MB2l1lIopMNne3F4F1F2F矩形载流线圈sincos2111lBIllFM或sinBISM引入neISmBmNM(N为线圈匝数)推广到任意形状线圈a.与同向()0neB0M(稳定平衡)b.与垂直()neB90mMMc.与反向()neB0M180(不稳定平衡)讨论:BFI××××××××××××××××××××××××(a)I....................FB(c)I.FFB(b)[例3]如图半径为0.20m，电流为20A,可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中,磁感应强度的大小为0.08T,方向沿x轴正向.问线圈受力情况怎样？线圈所受的磁力矩又为多少？IBRyzQJKPoxxd分析:a.Ⅰ法均匀场BmMb.Ⅱ法一般方法(适用于非均匀场)MMMFlIddddIm一.磁介质磁化强度1.磁介质7－9磁场中磁介质磁介质磁化——电介质极化类比传导电流的场——磁介质0B相互作用↑磁化电流Is(介质表面)BBB0↓顺磁质0BB（与同向）0BB0BB抗磁质（与反向）B0B0BB铁磁质（）0BB强磁性介质弱磁性介质)(0BB2.顺磁质和抗磁质的磁化(1)分子(固有)磁矩(等效分子电流)所有电子磁矩(轨道，自旋)矢量和(2)磁化机理0BIm顺磁质)0(mB外场中取向0B00BBBB抗磁质)0(m外场→附加磁矩0BmB→磁化电流Is(表面)→B→磁化电流Is→(恒与反向)0B00BBBB,mmΔiΔi为电子附加磁矩m3.磁化强度M磁介质中VmM)m(A1可证明(磁化电流面密度)sIM二.磁介质中的安培环路定理磁场强度以长直螺线管充满均匀介质为例×.×××××.....××××××.......×对矩形回路ABCD)(d0sLIIlBssLIlIABMlMd两式合并)d(d0LLlMIlBIlMBLd)(0MBH0令(磁场强度)IlHLd(穿过回路传导电流代数和)HHMr)1(a.线性磁介质HHBr0注r相对磁导率，与材料有关顺磁质10；磁化率式中1r=0r磁导率抗磁质10b.辅助量、复合量(与类似)HDc.的环流只与穿过回路传导电流有关，H但与各种因素均有关Hd.有磁介质存在时的求解(高度对称)BIlHLdHBHr0[例]有两个半径分别为R和r的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流I时,试求(1)磁介质中任意点P的磁感应强度的大小；rIrrdRI(2)圆柱体外面一点Q的磁感强度.a.先求H再求B分析:b.作圆形回路讨论:Is分布？影响？dHlHL2d1.磁畴无外磁场B有外磁场三.铁磁质强自旋相互作用—自发磁化区域20719121010m10m10—，—个原子磁化时0BB(居里点)磁畴瓦解→顺磁质2.磁化曲线磁滞回线顺(或抗)磁质B-H线性θ4006008001000H/(Am-1)15105B/10-4TB=f(H)0mBmHPrBcHmH'PmBHBOQ磁滞回线铁磁质B-H非线性剩磁矫顽力3.铁磁性材料(1)金属磁性材料—金属合金或化合物HBO软磁材料HBO硬磁材料HBO矩磁铁氧体材料分硬磁、软磁、压磁(磁滞伸缩)(2)非金属碱性材料—铁氧体高磁导率和电阻率二进制记忆元件4.磁屏蔽