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1、上节课的有关内容磁介质的磁效应Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望2. 三矢量之间的关系三矢量之间的关系实验指出：实验指出：各向同性的线性磁介质有各向同性的线性磁介质有介质磁化率介质磁化率那么：那么：其中：其中：即：即： m 与与 r 均为常数均为常数, 描述磁介质特性的物理量描述磁介质特性的物理量顺磁介质顺磁介质抗磁介质抗磁介质真空真空超超导导体体10相对磁导率相对磁导率介质磁导率介质磁导率十、有介质时的安培环路定理十、有介质时的安培环路定理例例. 无限长直螺线管内充满
2、均匀磁介质无限长直螺线管内充满均匀磁介质 r, 单位长度上单位长度上 的匝数为的匝数为n, 通有电流通有电流I 。 求求 管内的磁感应强度及磁化强度矢量。管内的磁感应强度及磁化强度矢量。解：解：顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质因管外磁场为零，取图示的回路因管外磁场为零，取图示的回路根据：根据：. .11对称场有磁介质时对称场有磁介质时,只需将只需将 “B” 中中 的的 o 即可。即可。解题一般步骤：解题一般步骤：由由I传传12注：毕毕萨定律有：萨定律有：真空真空介质介质例：例：无限长螺线管内的磁场无限长螺线管内的磁场无限长螺线管内充满介质时：无限长螺线管内充满介质时：1.铁磁质磁化实验：铁磁质磁化实验
3、：装置装置：环形螺绕环，用铁磁质环形螺绕环，用铁磁质 （Fe,Co,Ni）充满环内空间）充满环内空间实验实验测量测量B：由由a. 铁磁质的铁磁质的 不是个常数，不是个常数， 它是它是 的函数的函数十一、十一、 铁磁质的磁效应铁磁质的磁效应原理原理：励磁电流为：励磁电流为 I; 根据安培定理得：根据安培定理得：结论结论在缝口处测量；在缝口处测量；得出得出曲线曲线:12B的变化落后于的变化落后于H，从而具有，从而具有剩磁剩磁磁滞效应磁滞效应每个每个H 对应不同的对应不同的B与磁化的历史有关。与磁化的历史有关。1）起始磁化曲线）起始磁化曲线2）剩磁）剩磁Br饱和磁感应强度饱和磁感应强度BS3）矫顽力
4、）矫顽力Hc结结论论b. 磁滞回线磁滞回线不可逆过程不可逆过程c. 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高 磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗与与磁滞回线磁滞回线所包围的面积成正比。所包围的面积成正比。为什么会出现这些现象？为什么会出现这些现象？ 交换作用：电子之间的交换作用使其在自旋平行排列交换作用：电子之间的交换作用使其在自旋平行排列 时能量较低，这是一种时能量较低，这是一种量子效应量子效应。 磁畴：原子间电子交换耦合作用磁畴：原子间电子交换耦合作用 很强，使其自旋磁矩平行很强，使其自旋磁矩平行 排列形成排列形成磁畴磁畴 自发的磁化区域。自发的磁化区域。
5、铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。 2. 铁磁质磁化的机制铁磁质磁化的机制 磁畴的变化可用金相显微镜观测磁畴的变化可用金相显微镜观测H =0HHHH HBb. 磁滞磁滞 现象是由于材料有杂质和内应力等的作用，现象是由于材料有杂质和内应力等的作用， 当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的 形状，而表现出来。形状，而表现出来。c. 当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则 排列。在临界温度（相变温度排列。在临界温度（相变温度Tc ）时，铁磁质完）时，铁磁质完 全变成了顺磁质。全变成了
6、顺磁质。居里点居里点 Tc (Curie Point)a. 当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化就当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化就 达到饱和状态。饱和磁化强度达到饱和状态。饱和磁化强度MS等于每个磁畴中等于每个磁畴中 原来的磁化强度，该值很大。原来的磁化强度，该值很大。 这就是铁磁质磁性这就是铁磁质磁性 r大的原因。大的原因。说明：说明：如：铁为如：铁为 1040K，钴为，钴为 1390K， 镍为镍为 630K151）软磁材料：）软磁材料： r大，饱和磁感应强度大大，饱和磁感应强度大 适用于变压器、继电器、电机、以及各种高频适用于变压器、继电器、电机、以及各种高频 电磁元件的磁芯
7、、磁棒。电磁元件的磁芯、磁棒。3. 铁磁质的分类铁磁质的分类特点：特点：矫顽力矫顽力(Hc)小，小，磁滞回线的面积窄而长，磁滞回线的面积窄而长， 损耗小（损耗小（HdB面积小）。面积小）。易磁化、易退磁易磁化、易退磁 纯铁，坡莫合金纯铁，坡莫合金(Fe，Ni)， 硅钢，硅钢， 铁氧体等。铁氧体等。如如2）硬磁材料：）硬磁材料：钨钢，碳钢，铝镍钴合金钨钢，碳钢，铝镍钴合金矫顽力矫顽力(Hc)大，大，剩磁剩磁Br大大磁滞回线的面积大，损耗大。磁滞回线的面积大，损耗大。适用于做永磁铁。适用于做永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。3).矩磁材料矩磁材料Br=BS ，Hc
8、不大，不大，磁滞回线是矩形。用于磁滞回线是矩形。用于记忆元件记忆元件，锰镁铁氧体，锂锰铁氧体锰镁铁氧体，锂锰铁氧体1. 稳恒磁场稳恒磁场（1）毕毕萨萨拉定律拉定律（2）磁场迭加原理磁场迭加原理（3）磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场是无源场磁场是无源场（4）安培环路定理安培环路定理磁场是有旋场磁场是有旋场2.磁相互作用磁相互作用（1）带电粒子在磁场中所受的洛仑兹力带电粒子在磁场中所受的洛仑兹力（2）电流在磁场中所受的安培力电流在磁场中所受的安培力（3）通电线圈在磁场中所受的力矩通电线圈在磁场中所受的力矩第第7章章 磁场与电磁相互作用磁场与电磁相互作用3.磁介质的磁效应磁介质的磁效应1）. 磁介质
9、的分类磁介质的分类: 顺磁质、抗磁质、铁磁质顺磁质、抗磁质、铁磁质2）. 物质的磁性起源物质的磁性起源分子电流分子电流 4.有介质时的安培环路定理有介质时的安培环路定理稳恒电磁场？生生生生生生电荷电荷运动运动电荷电荷磁场磁场磁场磁场磁磁电电磁石磁石电场电场小结一下：小结一下：静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场内内 第八章第八章 电磁感应电磁感应第第1节节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律第第2节节 感应电动势感应电动势第第3节节 互感与自感互感与自感第第4节节 磁场的能量磁场的能量Electromagnetic induction第第5节节 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组一、电磁感应一、电磁感应电
10、磁感应现象电磁感应现象法拉第的实验法拉第的实验: :1软磁体软磁体为获得强磁场，电为获得强磁场，电池组用到池组用到120个电瓶个电瓶BAiii的共同因素的共同因素:导体回路中的磁通量发生变化导体回路中的磁通量发生变化!磁磁电电生生2导体回路中电流从何而来导体回路中电流从何而来? ?问问:演示演示电动势电动势电磁感应的实质是产生电磁感应的实质是产生感应电动势感应电动势二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律其中其中 i为回路中的为回路中的感应电动势感应电动势1. 电磁感应定律电磁感应定律4回路中的感应电流回路中的感应电流:注注: : 以下以下 B简写为简写
11、为 ! !1 任一回路中：任一回路中：其中其中B, , S有一个量发生变化有一个量发生变化, 回路中就存在回路中就存在 i。2 “”表示感应电动势的方向表示感应电动势的方向, i 和和 都是标量，都是标量， 方向只是相对规定的回路绕行方向而言。例如：方向只是相对规定的回路绕行方向而言。例如： i与假定方向与假定方向相反相反若若 ,若若 , i与假定方向与假定方向同向同向则则 i 0说明说明:5则则 i 0, 同向同向 i0, 反向反向Ilr此题若这样考虑此题若这样考虑：则则：这样就有这样就有:（2）（3）（4）错在那里？错在那里？不是全微分量不是全微分量全微分全微分：11（4）（3）（2）Il
12、r讨论讨论例例2. 弯成弯成 角的金属架角的金属架COD，导体棒，导体棒MN 垂直垂直OD 以恒定速度在金属架上滑动，设以恒定速度在金属架上滑动，设v向右，向右， 且且t =0, x =0, 已知磁场的方向垂直纸面向外，已知磁场的方向垂直纸面向外， 求下列情况中金属架内的求下列情况中金属架内的 i =？ （1）磁场）磁场B分布均匀，且磁场不随时间变化。分布均匀，且磁场不随时间变化。 （2）非均匀的时变磁场）非均匀的时变磁场B=kxcos t 。解解：设回路绕向为逆时针设回路绕向为逆时针（1）t 时刻时刻方向与绕向相反方向与绕向相反!12ox只出现在只出现在MN上。上。x =vt解解:（2）非均
13、匀的时变磁场）非均匀的时变磁场 B = kxcos t。B不均匀场不均匀场，与绕向相同。与绕向相同。与绕向相反。与绕向相反。xdx13ox当当当当例例2. ? 的变化方式：的变化方式：导体回路不动，导体回路不动，B变化变化感生电动势感生电动势导体回路运动，导体回路运动，B不变不变动生电动势动生电动势电磁感应的电磁感应的实质实质是产生是产生感应电动势感应电动势：14小小结结的共同因素的共同因素:导体回路中的磁通量发生变化导体回路中的磁通量发生变化!磁磁电电生生2导体回路中电流从何而来导体回路中电流从何而来? ?问问:演示演示回顾：回顾： 电源电动势电源电动势 +QQ+i提供非静电力的装置提供非静
14、电力的装置电源电源A 将将q从负极移到正极从负极移到正极F非非做的功做的功则电源的则电源的电动势电动势为：为：引入引入等效非静电场的强度等效非静电场的强度电源的电源的电动势：电动势：或或3感生电动势？感生电动势？动生电动势？动生电动势？三、动生电动势三、动生电动势B不变，导体回路运动。不变，导体回路运动。1. 产生动生电动势的机制产生动生电动势的机制（1）等效非静电场）等效非静电场Ek 导线导线 L 在外磁场中运动时，在外磁场中运动时， L内自由电子受到洛伦兹力作用：内自由电子受到洛伦兹力作用：定义非静电场：定义非静电场：方向方向（2）动生电动势定义）动生电动势定义 i动动L15(Induce
15、d emfs)2.一般情况下动生电动势的计算一般情况下动生电动势的计算 当当注意：注意：i可见可见, 动生电动势只出现在运动的导体上动生电动势只出现在运动的导体上.1617解法一：解法一：由定义由定义方向：方向：解法二解法二: 用法拉第定律用法拉第定律顺时针方向顺时针方向bac例例3. 在均匀磁场在均匀磁场B中中,金属杆金属杆ab沿导体框向右以沿导体框向右以v 运动运动,如图如图, =60o, 且且dB/dt = 0,求其上的求其上的 i ? 此电动势只出此电动势只出现在现在ab杆上杆上例例2. 弯成弯成 角的金属架角的金属架COD，导体棒，导体棒MN 垂直垂直OD 以恒定速度在金属架上滑动，设以恒定速度在金属架上滑动，设v向右，向右， 且且t =0, x =0, 已知磁场的方向垂直纸面向外，已知磁场的方向垂直纸面向外， 求下列情况中金属架内的求下列情况中金属架内的 i =？ （1）磁场）磁场B分布均匀，且磁场不随时间变化。分布均匀，且磁场不随时间变化。 （2）非均匀的时变磁场）非均匀的时变磁场B=kxcos t 。解解：设回路绕向为逆时针设回路绕向为逆时针（1）t 时刻时刻方向与绕向相反方向与绕向相反!12ox只出现在只出现在MN上。上。x =vt方向方向 MN结论一致结论一致!解法二解法二：作业作业7 T17、T18、T19、T20
