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1、1,5.磁介质(magnetic medium) 一.介质中的磁场 1.磁介质：在磁场中能产生附加磁场B的物质，此过程称被磁化(magnetization)。 2.总磁场 B = B0 + B B0磁化场 B附加磁场，与介质及B0有关。 引入：,2,3.计算 充满介质（r）的空间，毕萨定律为,3,安培定理的表示：,计算H时仅考虑传导电流的影响。 解题思路：先计算H，再求B。 二.磁介质的分类 1.顺磁质(paramagnet)：r 1，磁性很弱，在内部加强B0。 2.抗磁质(diamagnet)：r 1，磁性很强，在内部加强B0。,4,6.电磁感应(electromagnetic induct
2、ion) 一.现象 1.金属杆运动：见图,v,G,v,5,二.电磁感应定律(electromagnetic induction law) 1.电动势：描述电源作功本领的物理量。 如图，接通电源：,F,6,2.定律 单匝线圈：,楞次定律(Lenzs law)：效果反抗原因,7,三.感应电动势 =E非dl 非静电力是什么？ 1.动生电动势(motional electromotive force) 分析F非 ，见图：,v,f,- -,+ +,E,8,2.感生电动势（induced electromotive force） B变化 分析F非： 麦克斯威提出：,9,3.计算 例1.如图，求。,dl,q
3、,A,10,例2.如图，求。,dl,11,例3.如图，求线圈的。,解：在线圈上取面元ds，如图：,dr,ds,则：ds = bdr d = B ds =Bbdr,12,四.磁场能量(energy of magnetic field) 1.线圈充磁 见图：,K闭合，灯泡R的工作情况。电能转变为磁能。,2.磁能密度(density of magnetic energy),3.磁场能量(energy of magnetic field),13,五.物理学与现代技术,磁记录：磁记录是利用铁磁材料的特性与电磁感应的规律，用来记录信息（如声音、图象等）。铁磁材料常制成粉状而用粘结剂涂敷在特制的带、圆柱或圆
4、盘表面上，称为磁带、磁鼓或磁盘。其原理为：录音（录象）的磁头实际上是一个具有微小气隙的电磁铁，录音（象）时磁带靠近磁头走过，磁头的线圈内此时通入由声音或图象转化成的电信号，此信号将使铁心的磁化状态以及缝隙中的磁场发生同步变化。这变化着的磁场将使在附近经过的磁带上的磁粉的磁化状态发生同步变化，从而使磁带离开磁头后，它的剩磁的强弱变化对应于输入磁头信号电流的变化，也就是对应于声音或图象信号的变,14,化，这样就在磁带上记录下了声音或图象。放音（象）时，让录了音（象）的磁带在磁头的气隙下经过，磁带上磁粉的剩磁的强弱变化将引起铁心内磁通的变化。这变化将在线圈内产生同步变化的感应电流。很明显，只要此时磁
5、带的移动速度和录音时相同，此时线圈中产生的感应电流的变化将和录音时输入的信号电流变化相同。将此电流放大再经过电声转换或电象转换就可以得到原来记录的声音或图象。,15,7.电磁波(electromagnetic wave) 一.涡旋电场与位移电流 1.涡旋电场(vortex electric field)：B变化 E涡 E涡：对q有作用力， 电力线闭合，呈涡旋状。,2.位移电流(displacement current),如图，电容器充电：传导电流在极板处中断，但磁场仍存在。,I,B,电容器内的B由何产生？,16,分析：电容器极板上，i = dq/dt = s d/dt 而 E = /0 则：d
6、= 0dE,产生磁场,称为位移电流，其磁效应与I等效。,实质是电通量的变化率。,由此可见： B变化E E变化B,17,二.麦克斯威方程组(Maxwells equations) 将描述静电场与稳恒磁场的规律推广到电磁场。,描述电磁场规律的方程组。预言了电磁波的存在。1886年由赫兹实验证实。,18,三.电磁波(electromagnetic wave) 1.何为电磁波：变化的电磁场在空间传播。 2.发射 （1）电磁振荡(electromagnetic oscillation) 见图：,电磁能量相互转换，电路中产生周期性电流，电容器极板内产生交变电磁场。,19,2.发射 将C打开，即可发射。 见
7、图：,C、L小，则发射的电磁波频率较高。,C：减小面积 L：减小匝数,20,3.性质：波源与波的频率相同。 横波，EB，且传播方向。 波速：真空：光速。 4.电磁波谱(electromagnetic spectrum) 见教材P288图1211,四.知识介绍,21,新中国科技50年超导之战 电，是现代社会最重要的动力来源，人类一直在竭力追求强大电流的应用，但线路中的电阻，却是一个很大的障碍。目前我国发电量的15要浪费在输电线路上，每年损失电能达900多亿度，主要原因就是电阻。如果能把电阻降低到零，一个全新的 世界将出现在我们面前。 由于输电线路电力消耗的减少，我国每年节省的电能相当于现有核电站
8、发电总量的6倍；用超导材料制造发电机，输出功率将提高20倍以上；超导磁悬浮列车实现商业运行，从北京到广州只需静悄悄的45个小时；用超导体制造天线，可使效率提高几百倍，传统天线将实现小型化、轻量化，在,22,军事和民用领域都将有广阔的市场；目前，能发现刚刚出现的小肿瘤的超导核磁共振仪已经上市，从而许多肿瘤都能及时治疗。超导应用已经在世界范围内开始。预计在2010年，世界超导材料将达900亿美元，2020年将达2000亿美元。谁研究得快，谁就占有更多的机会。 超导是指物体在极低温度下电阻完全消失的现象。自从1911年发现水银在摄氏零下269度会变成超导体后，全世界都在关注这极为重要的新领域。但是，
9、零下269度的温度只能用昂贵而稀少的液氦来实现，对制冷技术的要求也很高，大规模应用受到限制。而液氮湿度是77K，即摄氏零下196度，资源丰富，价格便宜。所以，寻找在液氮温度的超导材料就成为国际科技竞争的焦点。,23,新中国成立后我国科学家在低温技术领域取得了很大进步，1959年靠自力更生实现了氦的液化，使中国具备了研究超导的基本条件，并研制出了超导线材。 当时我们做的铌钛线国外都是禁运的。这些东西在选矿、超导托卡马克装置方面起重要作用。 1976年，随着改革开放，我国也加大了高温超导研究的力度。我国科学家及时抓住了机遇，凭自己的实力参加国际竞争。在1987年超导研究的国际大赛中，中国科学家的成
10、就举世瞩目。 1987年1月，中科院物理所率先获得了48.6K的高温超导体，并观察到70K的超导现象，已经接近77K的液氮温区，前景一片光明。,24,1987年2月，美国休斯敦大学和中国科学院物理所先后宣布独立获得了临界温度93K的超导体，使超导转变温度真正提高到液氮温区，极大地扩展了超导的实际应用范围。这是超导发展史上重要的里程碑。中国科技大学、北京大学、南京大学、北京有色院和西北有色院的大批中国科学家也进入了世界超导研究的最前沿。 目前，我国已经研制出超导量子干涉器、超导微波器件以及超导电缆、超导磁流体推进船等实验装置。国家正在大力支持超导领域的研究，只要调动中国人的聪明才智，中国的超导事
11、业必将在激烈的国际科学竞赛中赢得一席之地。,25,电磁波污染及其防护 自从人类懂得发电以来，电器的数量和种类一直在不断增长，已成为我们日常生活的一部分，没有它们，我们简直难以生活。但是电器所产生的电磁波的安全性也令人忧虑。电子技术的广泛应用，各种家用电器的日益增多，也使人们的忧虑与日俱增。 1999年5月7日，我国环保总局正式告知新闻界：电磁辐射环境污染确实存在，国家正拟定电磁辐射环境保护对策，并要求对重点电磁辐射环境污染源进行环境影响评价。,26,影响人类生活环境的电磁污染源可分为天然和人为两大类。人为的电磁污染主要有工频电磁场、射频电磁辐射和微波辐射三大类。其中无线电广播、电视、 微波通讯
12、等各种射频设备的辐射，频率范围广，影响区域大。 长时间处于电磁辐射作用下，人很容易产生失眠、嗜睡等植物神经功能紊乱症候群。视个人的身体状况，可能还会伴有白血球下降，视力模糊，心电图改变等临床症状。,27,鉴于电磁辐射确实能够对人体产生损害这一事实，我国环保局决定，建立重点污染源档案和数据库，建立建全有关电磁辐射建设项目的审批制度，使电磁污染源远离稠密居民区，把电磁污染管理纳入日常环保工作轨道。而目前通常的防护手段是在电磁波传递的途中安设电磁屏蔽装置，使有害的电磁场强度降低至允许范围之内。,28,一般人只注意到大中型发射设备工作时所产生的电磁辐射对人身的危害，而实际上，现代化办公大楼，新式办公设
13、备，家用电器在居室中产生的电磁辐射要更为突出。专家呼吁长时间坐在计算机屏幕前工作要采取行之有效的防护措施，操作人员要穿防辐射大褂、马甲、围裙等系列用品，视频显示终端必须加装荧光屏防护网同时也可以饮用防辐射茶；不要在近处看电视，使用微波炉要加装防辐射罩，同时，人与正在工作的微波炉至少要保持在两米以外的距离，缩短使用电剃须刀和吹风机的时间。 目前许多场合都禁止使用移动电话，例如飞机上、医院里。而且人如果长时间打手机，会出现头晕、恶心，记忆力短暂失忆。专家建议移动电话用户在,29,使用手机时最好使用专用保护型耳机或加装天线电磁辐射防护装置，尽可能地使天线远离人体，特别是头部，减少通话时间。左右耳轮流
14、听电话，同时手机使用者要多吃富含维生素B的食物，以利于调节人体电磁场紊乱状态。 科研表明，妇女和儿童是电磁辐射的敏感人群。世界卫生组织认为，在对孕妇及胎儿构成危害的各种污染中，电磁污染的威胁最大。我国最新研制的“护胎宝腰围”可以防护胎儿免受电磁辐射。现在，科研单位正在研制电磁小的家用电器，但对我们来说，当务之急是学会正确使用现有的家电产品，减少电磁波的不良影响。,30,事实上，电磁波也如同大气和水资源一样，只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波对人体的热作用来达到治病健身目的，对电磁辐射，我们要正确认识，科学防护 。,31,
15、20世纪重大发明雷达 雷达是20世纪人类在电子工程领域的一项重大发明。雷达的出现为人类在许多领域引入了现代科技的手段。 1935年2月25日，英国人为了防御敌机对本土的攻击，开始了第一次实用雷达实验。当时使用的媒体是由BBC广播站发射的50米波长的常规无线电波，在一个事先装有接收设备的货车里，科研人员在显示器上看到了由飞机反射回来的无线电信号的回波，于是雷达产生了。,32,雷达是利用极短的无线电波进行探测的，雷达的组成部分有发射机、天线、接收机和显示器等。由于无线电波传播时，遇到障碍物就能反射回来，雷达就根据这个原理把无线电波发射出去，再用接收装置接收反射回来的无线电波，这样就可以测定目标的方
16、向、距离、高度等。最初雷达主要用于军事。第二次世界大战期间，英国在海岸线上建起了雷达防御网络。这些早期的雷达使英国人能够不断地成功抗击德军破坏性的空中和海底袭击。,33,雷达被人们称为千里眼。在现代战争中，由于雷达技术的进步，使交战双方在相距几十公里，甚至上百公里，人还互相看不到，就已拉开了空战序幕，这就是现代空战利用雷达的一个特点超视距空战。 由于雷达自身的工作原理，造成了雷达在使用中存在有捕捉对象的盲区，这也就有了在战争中利用雷达盲区偷袭成功的战例。现代战争中，为了躲避雷达的监视，美国生产出了一种隐形轰炸机，它可以有效驱散雷达信号，使它对于常规的雷达系统保持隐形。正是由于这种矛与盾的关系，科学家在
