《恒定磁场级》PPT课件.ppt

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1、第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l恒定电流：恒定电流：通过任一导体截面的电流强度通过任一导体截面的电流强度不随时间变化的电流不随时间变化的电流一、电流的形成一、电流的形成l l电流：电流：大量带电粒大量带电粒子的定向运动子的定向运动7-1 恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念l l形成电流的带电粒子统称为形成电流的带电粒子统称为载流子载流子7-1 7-1 7-1 7-1 恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 l l传导电流形成的条件：传导电流形成的条件

2、：(1)须有可以移动的电荷须有可以移动的电荷(2)两端有电势差，即电压两端有电势差，即电压l l电流方向：电流方向：正电荷定向运动的方向正电荷定向运动的方向l l电流是标量电流是标量，其方向只是指流向而已，其方向只是指流向而已7-1 7-1 7-1 7-1 恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 二、电流强度二、电流强度电流随时间变化，则电流随时间变化，则l l电流强度：电流强度：单位时间内通过某截面的电量单位时间内通过某截面的电量7-1 7-1 7-1 7-1 恒定电流的基本概念恒定电流的基

3、本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念l l设设电荷数密度为电荷数密度为n，定向运动平均速率为定向运动平均速率为vdt时间内通过截面积时间内通过截面积S的电量的电量第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l方向：方向：正载流子运动方向正载流子运动方向l l大小：大小：通过垂直于载流子运动方向的单位通过垂直于载流子运动方向的单位面积的电流强度面积的电流强度三、电流密度矢量三、电流密度矢量7-1 7-1 7-1 7-1 恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念通过导体截面通过导体截面S第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒

4、定磁场恒定磁场恒定磁场7-1 7-1 7-1 7-1 恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念恒定电流的基本概念对正载流子对正载流子对电子对电子通过通过dS的电流的电流l l某某某某点点点点处处处处的的的的电电电电流流流流密密密密度度度度只只只只与与与与该该该该点点点点的的的的场场场场强强强强及及及及该该该该点点点点处处处处材材材材料料料料的导电性质有关，与导体的形状、大小无关的导电性质有关，与导体的形状、大小无关的导电性质有关，与导体的形状、大小无关的导电性质有关，与导体的形状、大小无关第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l电容器放电过程：正

5、电荷从电容器放电过程：正电荷从A板经导线移到板经导线移到B板，与板，与B板上负板上负电荷中和电荷中和不能形成稳恒电流不能形成稳恒电流l l电源：电源：提供非静电力的装置提供非静电力的装置将正电荷从低电势将正电荷从低电势处移到高电势处处移到高电势处7-2 7-2 7-2 7-2 电源电源电源电源 电动势电动势电动势电动势1.电源电源7-2电源电源 电动势电动势第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 2.电动势电动势单位：伏特单位：伏特(V)l l电源电动势：电源电动势：在电源内部，将单位正电荷在电源内部，将单位正电荷从负极移到正极，非静电力所作的功从负极移到正极，非

6、静电力所作的功l l方向：方向：电源内从负极到正极的方向电源内从负极到正极的方向电源内电势升高的方向电源内电势升高的方向7-2 7-2 7-2 7-2 电源电源电源电源 电动势电动势电动势电动势第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 讨论：讨论：l l电动势和电势是两个不同的物理量电动势和电势是两个不同的物理量 电动势：与电动势：与非静电力的功非静电力的功相联系相联系 电势：与电势：与静电力的功静电力的功相联系相联系l l回路中的电动势回路中的电动势非静电场是一个非保守性场非静电场是一个非保守性场7-2 7-2 7-2 7-2 电源电源电源电源 电动势电动势电动势

7、电动势第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场7-3 磁磁 场场 磁感强度磁感强度l l人们发现磁现象有人们发现磁现象有2500多年多年一一、磁现象磁现象l l吕氏春秋吕氏春秋:“慈石召铁慈石召铁”磁石吸铁性质磁石吸铁性质l l韩非子韩非子有度有度：“司南司南”磁石琢磨成的指南针磁石琢磨成的指南针l l梦溪笔谈梦溪笔谈：11世纪，沈世纪，沈括制造了航海用的指南针括制造了航海用的指南针7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场(4)指向：指向：指北磁极为北极指北磁极为北极(N)，

8、指南磁极为，指南磁极为南极南极(S)l l磁现象磁现象(1)磁性：磁性：可吸引铁、可吸引铁、镍、钴等物质镍、钴等物质(2)磁极：磁极：两端处磁性两端处磁性最强最强(3)磁力：磁力：磁极同性相斥，异性相吸磁极同性相斥，异性相吸7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场二二、激发磁场的场源激发磁场的场源1.几个重要的实验几个重要的实验FF电流可对磁针施电流可对磁针施加作用力加作用力l l实验一实验一(奥斯特奥斯特)7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章

9、章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l实验二实验二(安培安培)FF磁铁会对电流磁铁会对电流施加作用力施加作用力7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l实验三实验三(安培安培)相互吸引相互吸引相互排斥相互排斥7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场FF载流导线之间有相互作用力载流导线之间有相互作用力7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场

10、恒定磁场恒定磁场恒定磁场 2.安培分子电流假说安培分子电流假说l l安培分子电流观点：安培分子电流观点：物质的每个分子都存物质的每个分子都存在着回路电流在着回路电流分子电流分子电流l l结论：结论：磁现象的本源是电荷的运动磁现象的本源是电荷的运动l l分子电流作定向排列，则宏观上就会显现分子电流作定向排列，则宏观上就会显现出磁性来出磁性来7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 三、磁场三、磁场l l磁作用通过磁场进行磁作用通过磁场进行磁场磁场运动电荷运动电荷(电流电流)运动电荷运动电荷(电流电流)磁场

11、磁场磁铁磁铁磁铁磁铁电流电流电流电流7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场讨论：讨论：(1)无无论论电电荷荷静静止止还还是是运运动动，都都会会激激发发电电场场，所以所以电荷间都存在库仑作用电荷间都存在库仑作用(2)运运动动的的电电荷荷才才会会激激发发磁磁场场，即即只只有有运运动动电电荷之间才存在磁的相互作用荷之间才存在磁的相互作用7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场四、磁感应强度四、磁感应强度运动的试探电荷

12、运动的试探电荷实验结论：实验结论：（1 1）磁力大小与试探电荷运动方向有关，）磁力大小与试探电荷运动方向有关，磁力方向总是和试磁力方向总是和试 探电荷运动方向垂直。探电荷运动方向垂直。7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场（2 2）运动试探电荷沿磁场中某一）运动试探电荷沿磁场中某一特定方特定方向向运动时，磁力为零运动时，磁力为零B B+q+q磁感应强度磁感应强度B B的的方向方向（3 3）如果电荷沿与磁场方向垂直的方向）如果电荷沿与磁场方向垂直的方向运动，受到的磁力最大运动，受到的磁力最大 FmFmv

13、 v7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场v vB B+q+q定义定义磁感应强度磁感应强度 B B大小：大小：方向：方向：7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场讨论：讨论：（1 1）磁感应强度与试探电荷无关。）磁感应强度与试探电荷无关。（2 2）运动试探电荷定义与小磁针定义法、）运动试探电荷定义与小磁针定义法、电流元法相一致。电流元法相一致。（3 3）磁感应强度的单位：）磁感应强度的单位：国际制：国际制：特斯

14、拉特斯拉（T T）高斯制：高斯制：高斯（高斯（GsGs）7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场（4 4）磁感应线）磁感应线形象化手段来描述稳恒磁场特征形象化手段来描述稳恒磁场特征B B的方向的方向对应于磁对应于磁感应线的感应线的切线方向切线方向B B的大小的大小决定于磁感应决定于磁感应线的疏密程度线的疏密程度7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场磁感应线的特点磁感应线的特点：磁感应线是和闭合电流相互磁感应线是

15、和闭合电流相互套链的无头无尾的套链的无头无尾的闭合线。闭合线。环绕方向与环绕方向与电流方向成电流方向成右手螺旋关右手螺旋关系。系。电流电流磁感应线磁感应线7-37-3 磁场磁场磁场磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 一、电流的磁场一、电流的磁场(毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律)7-4 毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律l l对任意载流导线对任意载流导线7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 解：解：任

16、取一电流元，它在任取一电流元，它在P点点的磁感强度的磁感强度方向垂直于纸面向内方向垂直于纸面向内l l每个电流元在每个电流元在P点的磁场方向相同点的磁场方向相同例例1有一长为有一长为L的载流直导线，通有电流为的载流直导线，通有电流为I，求与导线相距为，求与导线相距为a的的P点处的点处的 。7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场讨论：讨论：(1)角角 从

17、垂线向上转从垂线向上转(沿沿 I 流流向向)取正值，从垂线向下转取正值，从垂线向下转(沿沿 I 反向反向)取负值取负值(2)对无限长载流直导线有对无限长载流直导线有7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 解：解：取轴线为取轴线为x轴轴任取一电流元任取一电流元方向如图方向如图由由对对称称性性可可知知，磁磁场沿轴线方向场沿轴线方向例例2半半径径为为R的的圆圆形形载载流流导导线线通通有有电电流流I，试试求其轴线上求其轴线上P点的点的 。7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律

18、萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 方向沿方向沿 x 轴正方向轴正方向满足右手螺旋关系满足右手螺旋关系7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场讨论：讨论：(1)圆心处，圆心处，x=0载流圆导线的磁矩载流圆导线的磁矩(2)定义定义载流线圈的磁矩载流线圈的磁矩7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 lXR?第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 解：解：距距P点点 l 处任取一小段处任取一

19、小段 dldl上匝数上匝数方向沿轴线向右方向沿轴线向右例例3试求一载流直螺线管轴线上任一点试求一载流直螺线管轴线上任一点 P 的的 。设螺线管的半径为。设螺线管的半径为R，单位长度上绕有，单位长度上绕有 n 匝线圈，通有电流匝线圈，通有电流 I。7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 讨论：讨论：l l“无限长无限长”螺线管：螺线管：与位置无关与位置

20、无关7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 lA1处？处？第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 解：解：建立如图所示的坐标系建立如图所示的坐标系取宽为取宽为dx 距距P 为为x 的电流线元的电流线元例例4宽宽度度为为a的的无无限限长长金金属属薄薄片片，均均匀匀通通以以电电流流 I。试试求求薄薄片片平平面面内内距距薄薄片片左左端端为为 r 处处 P点点 。7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 方向垂直于纸面向外方向垂直于纸面向

21、外l l所有电流线元在所有电流线元在P点的点的 同向同向7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 解：解：任取一线元任取一线元dl带电量为带电量为例例5半半径径为为R的的半半圆圆孤孤线线，均均匀匀带带电电Q，以以匀匀角角速速度度绕绕对对称称轴轴转转动动，求求半半圆圆孤孤线线圆圆心心 O 处的处的l l转动形成的电流转动形成的电流7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 l l该圆电流在该圆电流

22、在O点产生的磁场点产生的磁场方向竖直向上方向竖直向上l l所有圆电流在所有圆电流在O点的磁场方向相同点的磁场方向相同7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场二、运动电荷产生的磁场二、运动电荷产生的磁场l l取电流元取电流元dt时间内通过截面时间内通过截面S的电荷的电荷由毕萨定律由毕萨定律7-47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场电流元内粒子数电流元内粒子数 电量为电量为q的运动电荷的运动电荷7-

23、47-4 毕奥毕奥毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 磁场的磁场的高斯定理高斯定理7-5 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理1.磁感线磁感线(磁力线磁力线)(2)大小：大小：与与 垂直的单位垂直的单位面积磁感线数面积磁感线数(数密度数密度)7-5 7-5 7-5 7-5 磁通量磁通量磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理(1)方向：方向：曲线上任一点的曲线上任一点的切线方向切线方向第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l与电场线的区别：

24、与电场线的区别：磁感线是一系列围绕电磁感线是一系列围绕电流、首尾相接的流、首尾相接的闭合曲线闭合曲线7-5 7-5 7-5 7-5 磁通量磁通量磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场2.高斯定理高斯定理单位：韦伯单位：韦伯(Wb)l l磁感线闭合，对闭合曲面磁感线闭合，对闭合曲面S磁场的高斯定理磁场的高斯定理F磁场是无源场磁场是无源场l l磁磁通通量量：通通过过某某一一曲曲面面的的磁磁感线数感线数7-5 7-5 7-5 7-5 磁通量磁通量磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理

25、磁场的高斯定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 以长直电流为例：以长直电流为例：问题：问题：(1)L：闭合磁感线闭合磁感线与半径无关系与半径无关系l l推论推论:对以对以 I 为中心的不同半径圆形回路的为中心的不同半径圆形回路的环流都等于环流都等于7-6 7-6 7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理7-6 安培环路定理安培环路定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场(2)L：围绕围绕 I 且在与导线垂且在与导线垂直平面内的任意闭合回路直平面内的任意闭合回路(3)围绕围绕 I 的任意回路的任意回路 L

26、l l线元分解：可证有同线元分解：可证有同样的结果样的结果7-6 7-6 7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场(4)闭合回路闭合回路L不围绕电流不围绕电流 I有有l l结论：结论：只有闭合回路所包围的电流对环流只有闭合回路所包围的电流对环流有贡献有贡献7-6 7-6 7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l有多根载流导线时有多根载流导线时Ii在在L内内Ii在在L外外安培环路定律安培环路定律即即l l即磁

27、场是即磁场是非保守场非保守场7-6 7-6 7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 讨论：讨论：(2)：穿过积分回路的所有电：穿过积分回路的所有电流的代数和流的代数和(1)电流流向与积分路径绕行方电流流向与积分路径绕行方向满足右手螺旋法则时，电流向满足右手螺旋法则时，电流为正，相反时为负为正，相反时为负 等效：穿过以回路为边界的任等效：穿过以回路为边界的任意曲面的电流代数和意曲面的电流代数和(3)回路外电流对回路外电流对 的环流没有贡献，但回路的环流没有贡献，但回路上各点的上各点的 与回路与回路内外所

28、有电流内外所有电流有关有关7-6 7-6 7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 例例6试试求求一一均均匀匀载载流流的的无无限限长长圆圆柱柱导导体体内内外外的的磁磁场场分分布布。设设圆圆柱柱导导体体的半径为的半径为R，通以电流，通以电流 I解解:取以轴线为中心、半径为取以轴线为中心、半径为r的圆为积分回路的圆为积分回路Ll rR时时：7-6 7-6 7-6 7-6 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 l r1(2)抗磁质

29、：抗磁质：r17-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 110-51弱磁性物质弱磁性物质强磁性物质强磁性物质l l顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方向一致，顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方向一致，抗磁质则相反抗磁质则相反第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 l l磁介质表面出现磁介质表面出现磁化电流磁化电流二、二、磁介质中的安培环路定律磁介质中的安培环路定律7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 l l以充满各向同性均匀顺磁质的以充满各向同

30、性均匀顺磁质的螺绕环为例螺绕环为例无磁介质时有无磁介质时有第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场其中其中 磁介质的磁导率磁介质的磁导率令令磁场强度磁场强度磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理传导电流传导电流 单位：安培单位：安培/米米(A/m)7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场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 分子磁矩分子磁矩的矢量和的矢量和

31、体积元体积元第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场例例16半半径径为为R1的的无无限限长长圆圆柱柱导导体体(0)，外外有有一一半半径径为为R2的的无无限限长长同同轴轴圆圆柱柱面面，两两者者间间充充满满相相对对磁磁导导率率为为r的的均均匀匀磁磁介介质质。设设电电流流 I 从从圆圆柱柱体体中中均均匀匀流流过过并并沿沿外外圆圆柱柱面面流流回回。求求磁磁场的分布场的分布7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场解：解：作半径为作半径为 r 的

32、圆周为积分回路的圆周为积分回路 L L包围电流包围电流l rR1：7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场lR1 r R2：磁场分布与电流满足右手螺旋定则磁场分布与电流满足右手螺旋定则7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 1.铁磁质的基本性质铁磁质的基本性质(1)相对磁导率相对磁导率 r 1：一般可达：一般可达102104，最

33、高可达最高可达106(2)随随H而变化，即而变化，即B与与H之间是非线性之间是非线性关系关系起始磁化曲线起始磁化曲线三、三、铁磁质铁磁质7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场(3)磁滞现象磁滞现象Br:剩余磁感剩余磁感强度强度Hc:矫顽力矫顽力磁滞回线磁滞回线(4)铁磁质有一临界温度铁磁质有一临界温度Tc-居里点居里点l lT Tc时，铁磁质将丧失其铁磁性而转为顺时，铁磁质将丧失其铁磁性而转为顺磁质磁质7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对

34、磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场 2.铁磁质的微观解释铁磁质的微观解释l l磁畴：磁畴：相邻原子中的电相邻原子中的电子自旋磁矩自发地平行子自旋磁矩自发地平行排列，形成一个个小的排列，形成一个个小的自发磁化区自发磁化区(1)无外磁场：无外磁场：各磁畴磁化各磁畴磁化方向杂乱无章方向杂乱无章对外不显磁性对外不显磁性7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场(2)外加磁场外加磁场FF畴壁运

35、动：畴壁运动：磁畴的磁化方向转向外场方向，磁畴的磁化方向转向外场方向，与外磁场方向相同或相近的磁畴的体积逐与外磁场方向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大，反之则逐渐缩小渐增大，反之则逐渐缩小FF外场越强，转向越充分。所有磁畴都沿外外场越强，转向越充分。所有磁畴都沿外磁场方向排列时则达到饱和磁化状态磁场方向排列时则达到饱和磁化状态磁性很强磁性很强7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场(3)去除外磁场：去除外磁场：分裂成许多磁畴。由于掺杂分裂成许多磁畴。由于掺杂和内应

36、力等原因，磁畴之间存在摩擦阻力，和内应力等原因，磁畴之间存在摩擦阻力，使磁畴不能恢复到磁化前的杂乱排列状态使磁畴不能恢复到磁化前的杂乱排列状态表现出磁滞现象表现出磁滞现象(4)T升升高高，分分子子热热运运动动加加剧剧。TTc时时，磁磁畴畴全部被破坏，铁磁质转为顺磁质全部被破坏，铁磁质转为顺磁质存在居里点存在居里点7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场3.软磁材料与硬磁材料软磁材料与硬磁材料l l软磁材料：矫顽力小软磁材料：矫顽力小(Hc约为约为1A/m)的材料

37、的材料剩磁容易消除剩磁容易消除FF磁滞回线狭长，包围的面积很小磁滞回线狭长，包围的面积很小FF在相当宽的范围内，可视为在相当宽的范围内，可视为高磁导率的线性介质高磁导率的线性介质FF应用：应用：变压器、镇流器、变压器、镇流器、电动机、电感等的铁芯电动机、电感等的铁芯7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响 第第第第 7 7 7 7 章章章章 恒定磁场恒定磁场恒定磁场恒定磁场l l硬磁材料：矫顽力大硬磁材料：矫顽力大(Hc约为约为104106A/m)的材料的材料剩磁剩磁容易保持容易保持FF应应用用：永永磁磁体体(如如扬扬声声器器、耳耳机机等等的的永永磁磁体体)、记记录录磁磁带带、计计算算机机的的记记忆元件忆元件FF磁滞回线较宽，包围的面积较大磁滞回线较宽，包围的面积较大7-6 7-6 7-6 7-6 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响