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1、1,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,2,8.4 安培环路定理,对于载流长直导线外，若选某一条磁力线为闭合回路，则,一、安培环路定理,真空中磁感应强度沿任一闭合回路的线积分，数值上等于该闭合回路所包围的所有电流的代数和乘以真空磁导率。与回路的形状和回路外的电流无关。,3,（1）单根载流长直导线,以长直导线为例，证明上述定理：,设闭合回路 为圆形回路 （ 与 成右螺旋）,若回路绕向化为逆向时，则,4,与 成右螺旋,（2）单根载流长直导线对任意形状
2、的回路,5,（3）电流在回路之外,6,安培环路定理,（4）多根电流情况,7,说明：,安培环路定理：真空的稳恒磁场中，磁感应强度 沿任一闭合路径的线积分，等于该闭合路径所包围的所有电流的代数和 乘以真空磁导率 。,电流 正负的规定 ： 与 成右螺旋时， 为正；反之为负。,例：,8,二、安培环路定理的应用举例,进行磁场分布的对称性分析； 根据磁场分布的对称性选择合适的闭合回路； 应用安培环路定理进行计算。,解题步骤：,合适的闭合回路（安培环路）的选择：,（2）当回路经由非所求磁场时，使得回路上各点的磁感应强 度 ，或 ；,（1）当回路经由所求磁场时，使得回路上各点的磁感应强度 大小相等，即 ，且
3、；,9,无限长载流螺线管内部磁场处处相等 , 外部磁场为零。,（2）选回路 。,磁场 的方向与电流 成右螺旋。,例1 求长直密绕螺线管内磁场。,（1）对称性分析：螺旋管内为均匀场，方向沿轴向，外部磁感强度趋于零 ，即 。,解：,10,当 时，螺绕环内可视为均匀场。,例2 求载流螺绕环内的磁场。,（2）选择合适的闭合回路 顺时针方向旋转的同心圆。,令,解：,（1） 对称性分析；环内 线为同心圆，环外 为零。,11,例3 无限长载流圆柱体的磁场,对称性分析,选则合适的闭合回路,解：,12,的方向与 成右螺旋,13,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐
4、尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,14,一、磁场对载流导线的作用安培定律,导线中运动的电荷受到洛仑兹力的作用。,安培力：导线上的电流元在宏观上看受到磁场的作用力。,8.5 磁场对载流导体的作用,15,有限长载流导线所受的安培力,安培定律,16,根据对称性分析：,解：,例1 如图一通有电流 、半径为 的半圆形导线放在磁感应强度为 的均匀磁场中，导线平面与磁感强度 垂直。求磁场作用于导线的力。,17,因,18,取一段电流元,例2 求如图不规则的平面载流导线 在均匀磁场中所受的力。 已知 和 。,解：,19,如图 均匀磁场中有一矩形
5、载流线圈MNOP,二、磁场对载流线圈的作用磁力矩,20,线圈有N匝时,21,结论：均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为,磁矩,讨论:,22,霍耳电压,霍耳系数,三、霍耳效应,当磁场方向与电流方向垂直时，在与磁场和电流方向都垂直的载流导体两侧之间会出现电势差，这种现象称为霍耳效应，出现的电势差称为霍耳电势差。,23,例1 边长为0.2m的正方形线圈，共有50 匝 ，通以电流2A ，把线圈放在磁感应强度为 0.05T的均匀磁场中. 问在什么方位时，线圈所受的磁力矩最大？磁力矩等于多少？,解,得,24,例2 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
6、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？,解： 把线圈分为 JQP 和 PKJ 两部分,以 为轴， 所受磁力矩大小,25,26,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,27,8.6 磁介质对磁场的影响,能够对磁场有影响的物质称为磁介质。,一、磁导率,实验表明：,相对磁导率,磁导率,表示磁介质磁化对磁场的影响,28,磁介质的分类,29,二、 磁化机理,1. 顺磁质磁化,热运动分子磁矩无规则排列
7、，不显磁性,产生附加磁场,与外场同方向,30,2 . 抗磁质磁化,由电子进动产生感生磁矩引起的。,当 时，,在 dt 时间内，,感生磁矩,力矩,31,三、有磁介质时的安培环路定理,根据真空中的安培环路定理，有,引入辅助矢量,安培环路定理可以写成,32,第八章 稳恒磁场,8.1 电流与电动势 8.2 磁场 磁感应强度 8.3 毕奥-萨伐尔定律 8.4 安培环路定理 8.5 磁场载流导体的作用 8.6 磁介质对磁场的影响 8.7 铁磁质,33,1）起始磁化曲线, 随 H 变化,一、 磁化曲线,8.6 铁磁质,34,二、磁滞现象和磁滞回线,Br - 剩磁,Hc - 矫顽力,铁磁质中 B 的变化总是落后于外加磁场 H的变化 - 磁滞现象,居里温度,35,2 . 铁磁质的磁化机理 磁畴理论,当 时，,相邻原子间的电子存在很强的交换作用，形成一个小小的自发磁化区域 - 磁畴,当 时，,磁畴转向外场方向排列, 铁磁质磁化,36,1892年罗辛格首先提出 磁畴的形成是由于磁偶极子间非磁性的相互作用,1926年海森堡用量子力学中的交换力解释了磁偶极子间相互作用的起源,1935年 朗道和栗佛希兹从磁场能量的观点说明了磁畴的成因,磁致伸缩：,
