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1、 本章学习要点：本章学习要点：1. 主要内容以此为准；主要内容以此为准；2.2. 图片参见课本或参考书；图片参见课本或参考书；3.3. 个别课本没有的图片不作要求；个别课本没有的图片不作要求；4. 本课件只供个人学习用，不外传以免纠纷。本课件只供个人学习用，不外传以免纠纷。 引言：基本磁现象引言：基本磁现象1.磁性磁性6-16-1 磁感应强度磁感应强度3.3.地磁地磁4.4.磁化磁化 以小磁针北极以小磁针北极(N极极)的指向定义为磁场的方向。的指向定义为磁场的方向。2.2.磁极磁极(N极、极、S极极)：指磁体两端磁性最强处。指磁体两端磁性最强处。. 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度 1.1. 来
2、源：来源： 运动电荷产生。运动电荷产生。 磁现象本质：磁现象本质：安培分子电流假设。安培分子电流假设。2.2.磁场对外表现：磁场对外表现： 对运动电荷具有磁力作用对运动电荷具有磁力作用 对运动的载流导体作功对运动的载流导体作功3.3.磁场力：磁场力：F总是垂直总是垂直v和和B组成的平面。组成的平面。F q, , F v；F与与有关。有关。4.4.定义：磁感应强度定义：磁感应强度 大小：大小：方向：方向：右手螺旋法则确定右手螺旋法则确定二二. 磁通量磁通量 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理1.1. 磁感应线磁感应线 (1)(1)概念：概念： 曲线上每点的切线方向为该点的磁感应强度方向。曲线上每点
3、的切线方向为该点的磁感应强度方向。(2)(2)磁感应线的特性：磁感应线的特性： 磁感应线不会相交；磁感应线不会相交； 磁感应线是围绕电流的闭合曲线磁感应线是围绕电流的闭合曲线方向与电流成右手螺旋关系方向与电流成右手螺旋关系.2.2.磁通量：磁通量：通过某曲面的磁感应线条数。通过某曲面的磁感应线条数。3.3.磁场的高斯定理：磁场的高斯定理：三三. 毕奥沙伐尔定律毕奥沙伐尔定律方向：方向：右手螺旋法则确定右手螺旋法则确定四四. 几种电流的磁场几种电流的磁场1. 长直电流的磁场长直电流的磁场 长直电流周围某点磁感应强度的大小：长直电流周围某点磁感应强度的大小： 有限长直线电流的磁场：有限长直线电流的
4、磁场： 方向：方向：由右手螺旋法则确定由右手螺旋法则确定方向：右手螺旋法则方向：右手螺旋法则大小：大小：2.2.圆形电流的磁场圆形电流的磁场 圆形电流圆心处磁感应强度的大小：圆形电流圆心处磁感应强度的大小： 方向：方向：用右手螺旋法则确定。用右手螺旋法则确定。 3.3.长螺线管轴线上的磁场长螺线管轴线上的磁场 大小：大小： B=0nI 方向：方向： 右手螺旋法则确定右手螺旋法则确定 螺线管轴两端点：螺线管轴两端点：B=0nI/2五五. 安培环路定理安培环路定理1. 表述：表述： 2.2.电流的符号规定电流的符号规定 表征磁场特性的定理表征磁场特性的定理1. 磁场的高斯定理：磁场的高斯定理：2.
5、 磁场的环路定理：磁场的环路定理： 6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用2.2.方向：方向：符合右手螺旋法则。符合右手螺旋法则。一一. 洛伦兹力：洛伦兹力：1.1.大小：大小：3.3.特点：特点：洛伦兹力与电荷的速度方向垂直。洛伦兹力与电荷的速度方向垂直。二二. 带电粒子在均匀磁场中的运动带电粒子在均匀磁场中的运动1.1.v与与B垂直：垂直： 圆周半径：圆周半径： 回旋周期：回旋周期： 圆周半径圆周半径: 回旋周期回旋周期: 螺距螺距: 2.2.v与与B成成角：角：3.3.磁聚焦磁聚焦 原理：原理：从磁场中发射的带电粒子与从磁场中发射的带电粒子与B的夹角的夹角都很小，都很小
6、，则：则： 粒子流虽然回旋半径不同，但螺距近似相等，因而粒子流虽然回旋半径不同，但螺距近似相等，因而实现重新汇聚。实现重新汇聚。 应用：应用：在电子显微镜等。在电子显微镜等。三三. 质谱仪：质谱仪： 把电量相等而质量不同的带电粒子分离。把电量相等而质量不同的带电粒子分离。(1)(1)离子源射出电量相同而质量不同的正离子。离子源射出电量相同而质量不同的正离子。(2)(2)从狭缝射出速度相同的带电正离子。从狭缝射出速度相同的带电正离子。1.1.组成：组成： 离子源、速度选择区、匀强磁场区、照片底片。离子源、速度选择区、匀强磁场区、照片底片。2.2.原理：原理： (3)(3) 正离子作半径不同的匀速
7、圆周运动。正离子作半径不同的匀速圆周运动。3.3.应用：应用：主要用于同位素研究。主要用于同位素研究。四四. 霍尔效应霍尔效应1. 概念：概念： 通电的导电薄片，在与片面垂直的磁场中，通电的导电薄片，在与片面垂直的磁场中，其上下表面间会出现电势差的现象。其上下表面间会出现电势差的现象。 式中式中 称为霍尔系数。称为霍尔系数。 实验表明：实验表明： 霍尔器件是由半导体材料做成霍尔器件是由半导体材料做成2.2.霍尔效应的应用霍尔效应的应用(1)(1) 特斯拉计特斯拉计 原理：原理： Uab B(2)(2) 电磁流量计电磁流量计 原理：原理：qE=qvB，且，且 E=U/D (3)(3)电磁泵电磁泵
8、利用磁力来运送导电液体利用磁力来运送导电液体. . Uv血流量：血流量：6-36-3 磁场对电流的作用磁场对电流的作用一一. .磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用1.1.安培力安培力(1)(1)大小：大小：(2)(2)方向：方向：右手螺旋法则确定。右手螺旋法则确定。(3)(3)推导：推导：安培力是导线中所有运动电荷在磁场中所安培力是导线中所有运动电荷在磁场中所受洛伦兹力受洛伦兹力 的合力。的合力。(4)(4)例子：例子：分析矩形线圈各载流导线所受安培力分析矩形线圈各载流导线所受安培力 结论是有一力矩作用在线圈上结论是有一力矩作用在线圈上, 要使线圈法线要使线圈法线转到磁场转到磁场B的方向
9、的方向二二. .磁场对载流线圈的作用磁场对载流线圈的作用1.1.载流线圈的磁矩载流线圈的磁矩pm 大小：大小： pm=NIS 方向：方向：p pm为线圈法线方向为线圈法线方向n。2.2.载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩M3.3.电子的轨道磁矩电子的轨道磁矩 原子核外电子的绕核运动，可等效成环形电流，该原子核外电子的绕核运动，可等效成环形电流，该电流与圆环面积的乘积。电流与圆环面积的乘积。6-46-4 磁介质和超导体磁介质和超导体一一. 磁介质和相对磁导率磁介质和相对磁导率 1.1.磁介质：磁介质： 磁化的磁介质会产生附加磁场，磁化的磁介质会产生附加磁场，B= =
10、B0 0+ +B2.2.磁介质的相对磁导率磁介质的相对磁导率r：r=B/B0 3.3.磁介质的分类磁介质的分类(1)(1)顺磁质：顺磁质：r1(2)(2)抗磁质：抗磁质：r1(3)(3)铁磁质：铁磁质：r 1，且不是常数且不是常数4.4.介质磁化的解释介质磁化的解释 (1)(1)顺磁质和抗磁质：顺磁质和抗磁质： (2)(2)铁磁质：铁磁质： 二二. 超导体及其抗磁性超导体及其抗磁性1.1.超导电性：超导电性：指物质的电阻突然变为零的性质。指物质的电阻突然变为零的性质。2.2.超导体的主要特性超导体的主要特性 零电阻率：零电阻率：电阻突然为零的温度叫临界温度电阻突然为零的温度叫临界温度Tc。 迈
11、斯纳效应：迈斯纳效应：超导态的超导体具有完全抗磁性。超导态的超导体具有完全抗磁性。 三三. 超导磁体的优越性超导磁体的优越性1.1.具强磁场：常用于超导发电机、核磁共振成像装置具强磁场：常用于超导发电机、核磁共振成像装置等。等。2.2.可有很高的电流密度。可有很高的电流密度。3.3.稳定性好，均匀度高。稳定性好，均匀度高。 地球表面：地球表面：B约约0.5G 人体中：人体中： B为为10-6G10-7G1. 机体中的磁场机体中的磁场 6-56-5 生物磁现象生物磁现象一一. 人体的磁特性人体的磁特性2. 人体中生物磁信号的来源人体中生物磁信号的来源二二. 生物磁场的测定生物磁场的测定 目前常用
12、的是超导量子干涉仪目前常用的是超导量子干涉仪1. 灵敏度：灵敏度：可达可达10-15T。2.结构原理：结构原理： 核心部分是密封在一个超导屏蔽小盒内的约瑟夫核心部分是密封在一个超导屏蔽小盒内的约瑟夫森器件构成的超导环。森器件构成的超导环。 屏蔽密封可避免外磁场的干扰。屏蔽密封可避免外磁场的干扰。3. 梯度仪：梯度仪：通常将检测线圈改为梯度仪。通常将检测线圈改为梯度仪。 如一阶微分和二阶微分梯度仪。如一阶微分和二阶微分梯度仪。 梯度仪可灵敏的测出其磁通变化。梯度仪可灵敏的测出其磁通变化。4. 磁屏蔽室：磁屏蔽室： 用于屏蔽外面的噪声磁场。用于屏蔽外面的噪声磁场。1. 心磁图：心磁图： 63年首次
13、记录到。年首次记录到。 可用于某些心脏疾病的诊断。可用于某些心脏疾病的诊断。2. 脑磁图：脑磁图： 68年首次探测到。年首次探测到。三三. 磁诊断技术磁诊断技术3. 肺磁图：肺磁图： 73年首次探测到。可用于早期的病情预防。年首次探测到。可用于早期的病情预防。4. 视网膜磁图：视网膜磁图： 用它可以检查眼睛的某些疾病。用它可以检查眼睛的某些疾病。四四. 磁场的生物效应磁场的生物效应1.1.影响磁场的生物效应的物理因子影响磁场的生物效应的物理因子 磁场的强弱磁场的强弱 作用时间作用时间 磁场的类型和频率磁场的类型和频率 磁场的方向磁场的方向2.2.磁疗：磁疗：治疗机制有待探讨。治疗机制有待探讨。
