《大学物理磁学》PPT课件 28页

四、磁力的功1、磁力对运动载流导线作的功FIBabcdLabx磁场力：F=BIL磁场力的功：A=Fx=BILx其中BLx=BS=磁场力的功：\n2、载流线圈在磁场中转动时磁场力的功nF2F1Bd力矩的功：磁力矩：\n例、有一半径为R的闭合载流线圈，通过电流I。今把它放在均匀磁场中，磁感应强度为B，其方向与线圈平面平行。求：（1）以直径为转轴，线圈所受磁力矩的大小和方向。（2）在力矩作用下，线圈转过90°，力矩做了多少功？解：法一作用力垂直于线圈平面RdlI\n力矩的功：力矩：RdlI\n法二：线圈转过90°时，磁通量的增量为：RdlI\n§8-7磁场中的磁介质一、磁介质及其分类磁介质：放入磁场后受磁场影响（磁化）反过来又影响磁场的介质称为“磁介质”。1、磁场要使磁介质磁化----未加外磁场\n介质磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这种电流称为磁化电流Is又叫分子面电流。产生磁化电流Is。Is磁化电流与传导电流的区别：磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。而传导电流是由大量电荷作定向运动而形成的\n磁介质中的总磁感应强度为：2、处于磁化状态的磁介质使磁场发生变化传导电流I激发的磁场磁化电流Is激发的磁场定义：四类磁介质：\n（1）顺磁性介质：介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场Bo同向。B>Bo,r>1（2）抗磁性介质：介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场Bo反向。B>Bo,r>>1（4）超导体(完全抗磁体）：B=0B=0\n二、分子电流和分子磁矩分子磁矩各电子磁矩近代科学实践证明，分子或原子中的电子存在轨道运动和自旋运动。这两种运动都能产生磁效应。分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，等效于一个圆电流，称为“分子电流”。分子电流的磁矩称为“分子磁矩”单个电子绕核：+-+--+\n电子的进动：在外磁场的作用下，分子或原子中和每个电子相联系的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的电子以一定的角动量作高速转动，这时，每个电子除了保持环绕原子核的运动和电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁场方向为轴线的转动，称为电子的进动。进动进动进动\n进动进动进动附加磁矩：因进动而产生的等效磁矩称为附加磁矩，用符号表示。可以证明：不论电子原来的磁矩与磁场方向之间的夹角是何值，在外磁场中，电子角动量进动的转向总是和的方向构成右手螺旋关系。这种等效圆电流的磁矩的方向永远与的方向相反。\n三、弱磁质的磁化规律两种弱磁质结构特点不同顺磁质：分子固有磁矩不为0抗磁质：分子固有磁矩为0顺磁质（a）无外磁场时，杂乱无章（热运动）-++-+-\nB0+--+-+（b）加外磁场B0有序顺磁质与同方向但由于，所以附加磁感应强度\n抗磁质抗磁材料在外磁场的作用下，磁体内任意体积元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和有一定的量值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。（a）无外磁场时（b）加外磁场B0\n1.磁化强度反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。均匀磁化非均匀磁化§8－8有介质时的安培环路定理磁场强度磁化强度：单位体积内所有分子固有磁矩的矢量和加上附加磁矩的矢量和，称为磁化强度，用表示。磁化强度的单位：\n注意：对顺磁质，可以忽略；对抗磁质，对于真空，。外磁场为零，磁化强度为零。外磁场不为零:顺磁质抗磁质\n2.磁化电流对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出现一层电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流（或安培表面电流）。\n设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为（面磁化电流密度），则长为l的一段介质上的磁化电流强度IS为\n取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行与柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积内的总磁化电流。\n3.有磁介质时的安培环路定理磁介质中的总磁感应强度为：有磁介质时\n单位:A/m磁介质存在时的安培环路定理磁场强度矢量沿任一闭合回路的环流，等于闭合回路所包围的传导电流的代数和，而在形式上与磁介质中的磁化电流无关。为磁场强度矢量定义\n实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。式中只与磁介质的性质有关，称为磁介质的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的，它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空间位置的函数。\n相对磁导率磁导率值得注意：为研究介质中的磁场提供方便而不是反映磁场性质的基本物理量，才是反映磁场性质的基本物理量。\n有磁介质时的安培环路定理应用举例螺绕环如图,知I、N、R1、R2.螺绕环内充满均匀介质R1R2r求环内磁场强度和磁感应强度解：根据磁场分布特点,取同心圆形回路L,半径R1