《大学物理第07章 恒定磁场第七章 恒定磁场》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理第07章 恒定磁场第七章 恒定磁场（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版恒恒恒恒 定定定定 磁磁磁磁 场场场场第第第第 七七七七 章章章章1第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版7 7- -0 0 教教学学基基本本要要求求7 7- -1 1 恒恒定定电电流流7 7- -2 2 电电 源源 电电动动势势7 7- -3 3 磁磁 场场 磁磁感感强强度度7 7- -4 4 毕毕 奥奥 - -萨萨伐伐尔尔定定律律7 7- -5 5 磁磁通通量量 磁磁场场的的高高斯斯定定理理7 7- -6 6 安安培培环环路路定定理理7 7- -7 7 带带电电粒粒子子在在电电场场和和磁磁场场中中的的运运动动本章目录本章
2、目录7 7- -8 8 载载流流导导线线在在磁磁场场中中所所受受的的力力7 7- -9 9 磁磁场场中中的的磁磁介介质质2第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版7-0 7-0 教学基本要求教学基本要求 二二 掌握掌握描述磁场的物理量描述磁场的物理量磁感强度的概念。磁感强度的概念。三三 理解理解毕奥萨伐尔定律及其磁感强度的计算。毕奥萨伐尔定律及其磁感强度的计算。一一 理解理解恒定电流、电流密度和电动势的概念。恒定电流、电流密度和电动势的概念。 五五 理解理解洛伦兹力和安培力的公式洛伦兹力和安培力的公式 。 四四 理解理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理稳恒磁场的高斯定理和安培环路
3、定理. 六六 了解了解磁介质的磁化现象及其微观解释磁介质的磁化现象及其微观解释. 3第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-1 7-1 恒定电流恒定电流物理学物理学第五版第五版一一 电流电流 电流密度电流密度+电流强度电流强度 ：通过截面通过截面S 的电荷随时间的的电荷随时间的变化率变化率:电子电子漂移速度漂移速度的大小的大小 电流密度电流密度：单位时间垂直通过单位面积的电量：单位时间垂直通过单位面积的电量.4第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-2 7-2 电源电源 电动势电动势物理学物理学第五版第五版5第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-2 7-2 电源电源 电动势电动势物理学物理学第五版第五版第七章
4、第七章 恒定磁场恒定磁场7-2 7-2 电源电源 电动势电动势物理学物理学第五版第五版第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版16001600年年 吉尔伯特吉尔伯特 论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体18001800年年 伏打伏打 发明电堆，获得产生稳定电流的方法发明电堆，获得产生稳定电流的方法18201820年年 奥斯特奥斯特 发现电流的磁效应发现电流的磁效应18311831年年 法拉第法拉第 发现电磁感应现象发现电磁感应现象18221822年年 安培安培 安培力安培力 分子电流分子电流观点观点磁学简史：磁学简史：战国时期战国时期 有文字记载有
5、文字记载“磁石磁石”东汉时期东汉时期 王充王充 “司南司南”指南的记载描述；指南的记载描述；11世纪世纪 指南针指南针 “以磁石磨针锋以磁石磨针锋, ,则能指南则能指南”( (沈括沈括) )18331833年年 楞次楞次 楞次定律楞次定律18731873年年 麦克斯韦麦克斯韦 电磁学通论电磁学通论 18881888年年 赫兹赫兹 证实电磁波的存在证实电磁波的存在慈石慈石：以为母也，：以为母也，故能引其子故能引其子7-3 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度 87-3 7-3 磁场磁场 磁感强度磁感强度物理学物理学第五版第五版一、基本磁现象一、基本磁现象 SNSN同极相斥同极相斥异极相吸异极相吸天然磁
6、石天然磁石 磁性磁性磁极磁极7-3 7-3 磁场磁场 磁感强度磁感强度物理学物理学第五版第五版ISN1820年奥斯特发现电流的磁效应年奥斯特发现电流的磁效应同年安培发现载流导线及线圈受到磁力的作用同年安培发现载流导线及线圈受到磁力的作用7-3 7-3 磁场磁场 磁感强度磁感强度物理学物理学第五版第五版电子束电子束NS+在磁场中的载流线圈受在磁场中的载流线圈受到力矩的作用转动到力矩的作用转动7-3 7-3 磁场磁场 磁感强度磁感强度物理学物理学第五版第五版 在磁铁、运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式在磁铁、运动电荷（或电流）周围空间存在的一种特殊形式的物质。的物质。 （比较电场的引入）
7、（比较电场的引入）1、磁场的概念、磁场的概念磁场对磁体、运动电荷或载流导线有磁场力的作用；磁场对磁体、运动电荷或载流导线有磁场力的作用；载流导线在磁场中运动时，磁场力要作功载流导线在磁场中运动时，磁场力要作功磁场具有能量。磁场具有能量。2、磁场的特性、磁场的特性二、二、 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度 运动电荷运动电荷磁磁 铁铁电电 流流运动电荷运动电荷磁磁 铁铁磁磁场场电电 流流7-3 7-3 磁场磁场 磁感强度磁感强度物理学物理学第五版第五版磁感应强度的定义磁感应强度的定义: : 实验实验: 运动电荷在磁场中受力：运动电荷在磁场中受力： = 0 时时, f = 0 = 90 时时, f 最
8、大最大1)3)2)只与磁场的性质有关只与磁场的性质有关结论结论:7-3 7-3 磁场磁场 磁感强度磁感强度物理学物理学第五版第五版1.1.磁感应强度磁感应强度( (定义定义):):大小大小:方向方向:沿运动电荷不受磁场力沿运动电荷不受磁场力时的速度线时的速度线大小大小洛仑兹力洛仑兹力:+方向方向第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版IP.7-4 毕奥-萨伐尔定律一、毕奥一、毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律电流元电流元有限长载流导线有限长载流导线:方向判断方向判断：右手定则右手定则 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律:真空磁导率真空磁导率15第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕
9、奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版 例例1 载流长直导线的磁场载流长直导线的磁场.解解二二 毕奥萨伐尔定律应用举例毕奥萨伐尔定律应用举例 方向均沿方向均沿 x 轴的负方向轴的负方向PCD*16第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版 的方向沿的方向沿 x 轴负方向轴负方向PCD*17第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版无限长无限长载流长直导线载流长直导线PCD半无限长半无限长载流长直导线载流长直导线18第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7
10、-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版 无限长载流长直导线的磁场无限长载流长直导线的磁场IBIBX X 电流与磁感强度成电流与磁感强度成右手螺旋关系右手螺旋关系19第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版 例例2 圆形载流导线轴线上的磁场圆形载流导线轴线上的磁场.p*解解I分析点分析点P处磁场方向得：处磁场方向得：由对称性可知，总场强沿由对称性可知，总场强沿x 方向方向第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版p*I21第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版讨论讨论R (c)o
11、Io (b)RI （1）IRo (a)xoI(5)*第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版p*I讨论讨论（2）三三 磁偶极矩磁偶极矩IS物质磁性起源的基本单元物质磁性起源的基本单元第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版 如图所示，有一长为如图所示，有一长为l ，半径为，半径为R的载流密绕的载流密绕直螺线管，螺线管的总匝数为直螺线管，螺线管的总匝数为N，通有电流，通有电流I. 设设把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁把螺线管放在真空中，求管内轴线上一点处的磁感强度感强度. 例例3 载流直螺线管内部的磁场载流直
12、螺线管内部的磁场.PR *24第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版螺线管可看成螺线管可看成圆形电流的组合圆形电流的组合解：解：由圆形电流磁场公式由圆形电流磁场公式R *O得：得：25第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版 讨讨 论论（1）无限长的）无限长的螺线管螺线管 故故（2）半无限长）半无限长螺线管一端螺线管一端R *P26第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版向里向里向外向外27第七章第七章
13、 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版向里向里2128第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版B29第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版030第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版圆电流的半径一样圆电流的半径一样31第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-4 7-4 毕奥毕奥- -萨伐尔定律萨伐尔定律物理学物理学第五版第五版四四 运动电荷的磁场运动电荷
14、的磁场S运动电荷的磁场运动电荷的磁场32第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-5 7-5 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理物理学物理学第五版第五版一磁感应线：一磁感应线：为形象地描述空间中磁场的分布而引入的曲线。为形象地描述空间中磁场的分布而引入的曲线。磁感应线上任一点切线的方向磁感应线上任一点切线的方向B的方向。的方向。方向：切线方向：切线一一 磁感线磁感线33第七章第七章 恒定磁场恒定磁场I直线电流的磁力线直线电流的磁力线圆电流的磁力线圆电流的磁力线I通电螺线管的磁力线通电螺线管的磁力线(1)(1)、磁场线为环绕电流的闭合曲线，磁场是涡旋场。、磁场线为环绕电流的闭合曲线，磁场是涡旋场
15、。(2)(2)、任意两条磁场线在空间不相交。、任意两条磁场线在空间不相交。(3)(3)、磁场线的环绕方向与电流方向可用右手定则表示。、磁场线的环绕方向与电流方向可用右手定则表示。(4)(4)、磁场线的疏密定性反映磁场的强弱、磁场线的疏密定性反映磁场的强弱34第七章第七章 恒定磁场恒定磁场SN 磁性起源的微观机制磁性起源的微观机制35第七章第七章 恒定磁场恒定磁场条形磁铁与通电螺线管的磁力线条形磁铁与通电螺线管的磁力线安培：安培： 一切磁现象的根源是电流，物质的磁性来源于分子电流一切磁现象的根源是电流，物质的磁性来源于分子电流36第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-5 7-5 磁通量磁通量 磁场的
16、高斯定理磁场的高斯定理物理学物理学第五版第五版二二 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场中某点处垂直磁场中某点处垂直 矢量的单位面积上矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点通过的磁感线数目等于该点 的数值的数值.37第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-5 7-5 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理物理学物理学第五版第五版磁通量：磁通量：通过某曲面通过某曲面的磁感线数的磁感线数匀强磁场中，通过匀强磁场中，通过面元面元ds的磁通量：的磁通量：通过曲面通过曲面S的磁通量的磁通量38第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-5 7-5 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理物理学物理学第
17、五版第五版 物理意义：物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（于零（故磁场是故磁场是无源的无源的）. 磁场高斯定理磁场高斯定理任意闭合曲面的磁通量任意闭合曲面的磁通量39第七章第七章 恒定磁场恒定磁场1240第七章第七章 恒定磁场恒定磁场041第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-5 7-5 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理物理学物理学第五版第五版 例例 如图载流长直导线的电流为如图载流长直导线的电流为 ，试求，试求通过矩形面积的磁通量通过矩形面积的磁通量. 解解xdx42第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第
18、五版第五版一一 安培环路定理安培环路定理o若若回路绕向为回路绕向为逆逆时针时针o43第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版垂直于导线平面上任意形状的回路垂直于导线平面上任意形状的回路:推广推广(证明略证明略):.L I (1)对空间任意形状的回路成立对空间任意形状的回路成立(2)对空间任意载流导线成立对空间任意载流导线成立44第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版电流在回路之外电流在回路之外环流与环路外电流无关环流与环路外电流无关45第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培
19、环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版 多电流情况多电流情况:46第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版安培环路定理安培环路定理 在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度 沿任一闭沿任一闭合路径的积分的值，等于合路径的积分的值，等于 乘以该闭合路径所穿乘以该闭合路径所穿过的各电流的代数和过的各电流的代数和. 电流电流 正负正负的规定：的规定： 与与 成成右右螺旋螺旋时，时， 为为正正；反反之为之为负负.注意注意47第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版例例1 无限长载流圆柱体的磁场无限长载流圆柱体的磁
20、场解解 （1）.（2）二二 安培环路定理的应用举例安培环路定理的应用举例第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版 的方向与的方向与 成右螺旋成右螺旋49第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版例例2 无限长载流圆柱面的磁场无限长载流圆柱面的磁场解解50第七章第七章 恒定磁场恒定磁场51第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版 例例3 求载流螺绕环内的磁场求载流螺绕环内的磁场 解解 （1） 对称性分析：环内对称性分析：环内 线为同心线为
21、同心圆，环外圆，环外 为零为零.52第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理物理学物理学第五版第五版令令（2）选回路选回路当当 时，螺绕环内可视为均匀场时，螺绕环内可视为均匀场 .L53第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版一一 带电粒子在电场和磁场中所受的力带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力电场力磁场力磁场力（洛伦兹力）（洛伦兹力）运动电荷在电场运动电荷在电场和磁场中受的力和磁场中受的力+54第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版二二 带电粒子在磁场中运动举
22、例带电粒子在磁场中运动举例1 回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率55第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版2 磁聚焦磁聚焦（洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功）洛伦兹力洛伦兹力 与与 不垂直不垂直螺距螺距56第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版 磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中点在均匀磁场中点 A 发射一束初速度发射一束初速度相差不大的带电粒子，它们的相差不大的带电粒子，它们的 与与 之间的夹之间的夹角角 不同，但都较小，这些粒
23、子沿半径不同的螺不同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等，相交于屏上同一点，旋线运动，因螺距近似相等，相交于屏上同一点，此现象称为磁聚焦此现象称为磁聚焦 . 应用应用 电子光学，电子光学，电子显微镜等电子显微镜等 .57第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版3 电子的反粒子电子的反粒子 电子偶电子偶显示正电子存在显示正电子存在的云室照片及其的云室照片及其摹描图摹描图铝板铝板正电子正电子电子电子1930年狄拉克预年狄拉克预言自然界存在正言自然界存在正电子电子58第七章第七章 恒定磁场恒定
24、磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版1 质谱仪质谱仪7072 73 74 76锗的质谱锗的质谱.+-速度选择器速度选择器照相底片照相底片质谱仪的示意图质谱仪的示意图三三 带电粒子在电场和磁场中运动举例带电粒子在电场和磁场中运动举例59第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版2 回旋加速器回旋加速器1932年劳伦斯研制第一台年劳伦斯研制第一台回旋加速器回旋加速器, 1939年劳伦年劳伦斯获诺贝尔物理学奖斯获诺贝尔物理学奖.60第七章第七章 恒定磁场
25、恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版频率与半径无关频率与半径无关回旋加速器原理图回旋加速器原理图NSBON T受相对论效应约束，当受相对论效应约束，当 不是常量时，其基本原理不再满足。不是常量时，其基本原理不再满足。61第七章第七章 恒定磁场恒定磁场地下地下100米米 周长周长27km欧洲粒子物理研究所大型强子对撞机欧洲粒子物理研究所大型强子对撞机（ATLAS）瑞士瑞士 日内瓦日内瓦62第七章第七章 恒定磁场恒定磁场大型强子对撞机内部一览大型强子对撞机内部一览63第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁
26、场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版3 霍耳效应霍耳效应64第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版霍耳霍耳系数系数I霍耳电压霍耳电压+ + + + + - - - - -65第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动物理学物理学第五版第五版I+ + +- - -P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用霍耳效应的应用（2）测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压（1）判断半导体的类型判断半导体的类型+ + +- - - N 型半导体型
27、半导体-I+-66第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版一一 安培力安培力S洛伦兹力洛伦兹力 安培力安培力有限长导线有限长导线 长直载流导线：长直载流导线：67第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版解解 取一段电流元取一段电流元 例例 1 求如图平面求如图平面载流导线在均匀磁场中载流导线在均匀磁场中所受的力，已知所受的力，已知 和和 .PL结论结论 与与OP载流直导线所受的磁场力相同载流直导线所受的磁场力相同.68第七章第七章 恒定磁场
28、恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版 例例 2 如图一通有电流如图一通有电流 的闭合回路放在磁的闭合回路放在磁感应强度为感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感的均匀磁场中，回路平面与磁感强度强度 垂直垂直 . 回路由直导线回路由直导线 AB 和半径为和半径为 的圆弧导线的圆弧导线 BCA 组成组成 ，电流为顺时针方向，电流为顺时针方向，求磁场作用于闭合求磁场作用于闭合导线的力导线的力.ABCor解解69第七章第七章 恒定磁场恒定磁场例：如图所示，求垂直于磁场例：如图所示，求垂直于磁场圆形线圈的张力圆形线圈的张力TT解：依题意可知，上
29、面半圆导线解：依题意可知，上面半圆导线受到向上的安培力，大小为：受到向上的安培力，大小为：FABRO上面半圆导线受到向下的张力为上面半圆导线受到向下的张力为2T（T为张力）为张力）即：即：故导线内部张力为：故导线内部张力为：70第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版二二 磁场作用于载流线圈的磁力矩磁场作用于载流线圈的磁力矩如图如图 均匀均匀磁场中有一磁场中有一矩形载流线圈矩形载流线圈MNOPMNOPI线圈所受合力为零线圈所受合力为零: M,N O,P71第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中
30、所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版线圈有线圈有N匝时匝时 M,N O,PMNOPI线圈所受力矩线圈所受力矩:72第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版IB. . . . . . . . . . . . . . . . .IB BI稳定平衡稳定平衡不不稳定平衡稳定平衡讨讨 论论（1） 与与 同向同向 （2）方向相反方向相反 （3）方向垂直方向垂直力矩最大力矩最大73第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版 结论结论:
31、均匀均匀磁场中，任意形状磁场中，任意形状刚刚性闭合性闭合平面平面通电线圈所受的力和力矩为通电线圈所受的力和力矩为74第七章第七章 恒定磁场恒定磁场 垂直时垂直时:(A)(B)(C)(D)75第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版一一 磁介质磁介质 磁化强度磁化强度介质磁化后的介质磁化后的附加磁感强度附加磁感强度真空中的真空中的磁感强度磁感强度 磁介质中的磁介质中的总磁感强度总磁感强度1 磁介质磁介质铁铁磁质磁质（铁、钴、镍等）（铁、钴、镍等）顺磁质顺磁质 抗抗磁质磁质（铝、氧、锰等）（铝、氧、锰等）（铜、铋、氢等）（铜、铋、氢等）弱磁质弱
32、磁质76第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版分子圆电流和磁矩分子圆电流和磁矩 无外磁场无外磁场顺顺 磁磁 质质 的的 磁磁 化化有外磁场有外磁场顺顺磁质内磁场磁质内磁场2 顺磁质和抗磁质的磁化顺磁质和抗磁质的磁化77第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版抗抗磁质内磁场磁质内磁场 同同向向时时 反反向向时时抗抗磁磁质质的的磁磁化化78第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版1 铁磁质的磁化机理铁磁质的磁化机理-磁畴磁畴无无外外磁磁
33、场场有有外外磁磁场场3. 铁磁质铁磁质实验发现有一类介质在外加磁场时，其介质的磁场实验发现有一类介质在外加磁场时，其介质的磁场铁磁质（铁磁质（Fe、Co、Ni）79第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版3 磁化强度磁化强度分子磁矩分子磁矩的矢量和的矢量和体积元体积元磁介质中单位体积内分子的合磁矩磁介质中单位体积内分子的合磁矩.意义意义 反映介质磁化程度的物理量反映介质磁化程度的物理量80第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版二二 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理(由特例推出由特例推出)+ADBCCB分子磁矩分子
34、磁矩第七章第七章 恒定磁场恒定磁场物理学物理学第五版第五版各向同性各向同性磁介质磁介质（磁化率）（磁化率）磁场强度磁场强度 磁介质磁介质中的中的安培环路安培环路定理定理 第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版 各向同性各向同性磁介质磁介质相对相对磁导率磁导率磁磁 导导 率率顺磁质顺磁质（非常数）（非常数）抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质83第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版 例例1 有两个半径分别为有两个半径分别为 和和 的的“无限无限长长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁同轴圆筒形
35、导体，在它们之间充以相对磁导率为导率为 的磁介质的磁介质.当两圆筒当两圆筒通有相反方向的电流通有相反方向的电流 时，时，试试 求求（1）磁介质中任意点磁介质中任意点 P 的磁感应强度的大小的磁感应强度的大小； （2）圆柱体外面一点圆柱体外面一点Q 的磁感强度的磁感强度.II84第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版解（解（1）II（2）85第七章第七章 恒定磁场恒定磁场86例例 一环形螺线管，管内充满磁导率为一环形螺线管，管内充满磁导率为，相对磁导率为，相对磁导率为r的顺的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。单位长度上的导线匝磁质。环的
36、横截面半径远小于环的半径。单位长度上的导线匝数为数为n。 求：环内的磁场强度和磁感应强度求：环内的磁场强度和磁感应强度解：解：9/4/20249/4/20248787第七章第七章 恒定磁场恒定磁场88第七章第七章 恒定磁场恒定磁场89第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版2 磁化曲线磁化曲线 磁滞回线磁滞回线400 600 800 1 000H/(Am-1)1510 5B/10-4TB=f (H)顺磁质的顺磁质的B-H曲线曲线0顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质1 顺磁质顺磁质1 抗磁质抗磁质90初始磁初始磁化曲线化曲线.矫顽力矫顽力饱和磁感应强度饱和磁感应强度磁滞回线磁滞回线剩剩 磁磁铁磁质的铁磁质的磁滞回线磁滞回线9/4/20249/4/20249191第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-9 7-9 磁场中的介质磁场中的介质物理学物理学第五版第五版3 铁磁性材料铁磁性材料O软软磁材料磁材料O硬硬磁材料磁材料电磁铁、变压器电磁铁、变压器交流电动、发电机交流电动、发电机O矩矩磁铁氧体材料磁铁氧体材料CFCF永磁体永磁体存储元件存储元件92
