物理下 第十章稳恒磁场 幻灯片.ppt

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1、物理下 第十章稳恒磁场 第1页，共24页，编辑于2022年，星期日 长直密绕螺线管内磁场长直密绕螺线管内磁场+MNPO载流螺绕环内的磁场载流螺绕环内的磁场无限长载流圆筒无限长载流圆筒(圆柱体圆柱体)无限大的通电平板无限大的通电平板MNPO第2页，共24页，编辑于2022年，星期日IR ao or求求Bo方向图示方向图示自测练习下自测练习下 p6 2+第3页，共24页，编辑于2022年，星期日七、七、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+电磁场合力电磁场合力+若若q 在图示的电磁场中运动，在图示的电磁场中运动，则切向加速度和法向加速度则切向加速度和法向加速度为多少？为多少

2、？第4页，共24页，编辑于2022年，星期日I霍耳电压霍耳电压霍耳系数霍耳系数+-3、霍耳效应、霍耳效应 (美国美国1879年年)第5页，共24页，编辑于2022年，星期日I+-P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用霍耳效应的应用测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压判断半导体的类型判断半导体的类型+-N 型半导体型半导体-I+-第6页，共24页，编辑于2022年，星期日 量子霍尔效应量子霍尔效应（1980年）年）霍耳电阻霍耳电阻98年年崔琦崔琦因因量子霍耳效应理论量子霍耳效应理论获诺贝尔奖获诺贝尔奖。第7页，共24页，编辑于2022年，星期日S1 1、安培力、安培力磁场对电流元磁场对电流元的作用的

3、作用力力 由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力看起来受到了磁场的作用力.安培定律安培定律八、载流导线在磁场中的受力八、载流导线在磁场中的受力考察载流子考察载流子第8页，共24页，编辑于2022年，星期日Pl解解 取一段电流元取一段电流元 例例1 求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知受的力，已知 B 和和 I.第9页，共24页，编辑于2022年，星期日Pl解解2：第10页，共24页，编辑于2022年，星期日例例2、p134 10-19 A B d l I1I

4、2解：解：dFr第11页，共24页，编辑于2022年，星期日 电流的单位：电流的单位：两无限长平行载流直导线间的相互作用两无限长平行载流直导线间的相互作用I=1A1m第12页，共24页，编辑于2022年，星期日1）线圈有）线圈有N匝时匝时MNOPI M,N O,P2、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研究研究均匀均匀磁场中有一矩形载流线圈磁场中有一矩形载流线圈MNOP的磁力矩的磁力矩2）任意形状线圈均成立）任意形状线圈均成立第13页，共24页，编辑于2022年，星期日九、安培力的功九、安培力的功 FAx安培力的功等于电流强度与磁通量变化的乘积。安培力的功等于电流强度与磁通量

5、变化的乘积。第14页，共24页，编辑于2022年，星期日例例3、已知线圈已知线圈abcd通电通电I，面积，面积S,绕绕oy轴转动。开始时线圈平面和轴转动。开始时线圈平面和B成成30角，求：角，求：（1）线圈所受的磁力矩；（）线圈所受的磁力矩；（2）从该位）从该位置转到平衡位置的功。置转到平衡位置的功。30 xzydcba 30 解（解（1）（2）平衡位置）平衡位置 Pm与与B 同相同相第15页，共24页，编辑于2022年，星期日习题三习题三p17 16、A磁力矩磁力矩重力矩重力矩磁力矩方向向里磁力矩方向向里,线圈顺时针转动线圈顺时针转动重力力矩方向向外重力力矩方向向外第16页，共24页，编辑于

6、2022年，星期日第十一章第十一章 磁介质磁介质 (magnetic medium)磁介质磁介质凡处在磁场中与磁凡处在磁场中与磁场发生相互作用的物质。场发生相互作用的物质。相对磁导率相对磁导率 顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质 磁介质的分类磁介质的分类如氧、铝、钨、铂、铬等。如氧、铝、钨、铂、铬等。如氮、水、铜、银、金、铋等。如氮、水、铜、银、金、铋等。如铁、钴、镍等如铁、钴、镍等超导体是理想的抗磁体超导体是理想的抗磁体一、简述一、简述第17页，共24页，编辑于2022年，星期日原子中电子参与的两种运动：原子中电子参与的两种运动：自旋自旋自旋磁矩自旋磁矩 绕核的轨道运动绕核的轨道运动轨道磁

7、矩轨道磁矩 磁介质的磁化磁介质的磁化分子电流和分子磁矩在外磁场中的行为分子电流和分子磁矩在外磁场中的行为固有分子磁矩固有分子磁矩分子电流分子电流向磁场方向偏转，且按统计规律取向向磁场方向偏转，且按统计规律取向(顺磁顺磁)分子磁矩在外磁场中会产生变化产生附加磁矩分子磁矩在外磁场中会产生变化产生附加磁矩(抗磁抗磁)。第18页，共24页，编辑于2022年，星期日电子的拉莫进动电子的拉莫进动电子磁矩受到磁力矩电子磁矩受到磁力矩角动量定理角动量定理1)1)绕磁场进动附加一磁矩绕磁场进动附加一磁矩 与外场与外场 反向。反向。2)2)感应磁矩：感应磁矩：分子中所有附加磁矩的矢分子中所有附加磁矩的矢量和。量和

8、。抗磁性抗磁性 外磁场与磁介质相互作用，使其处于特外磁场与磁介质相互作用，使其处于特殊状态能产生新的磁矩，或者说附加的磁场殊状态能产生新的磁矩，或者说附加的磁场,这过程为磁化。这过程为磁化。第19页，共24页，编辑于2022年，星期日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磁质内磁场顺磁质内磁场第20页，共24页，编辑于2022年，星期日无外磁场无外磁场抗抗 磁磁 质质 的的 磁磁 化化有外磁场有外磁场抗磁质内磁场抗磁质内磁场第21页，共24页，编辑于2022年，星期日二、磁化强度二、磁化强度 (magnetization)M是描述磁介质的宏观量。与介质特性、温度与

9、统是描述磁介质的宏观量。与介质特性、温度与统计规律有关。计规律有关。单位：安培单位：安培/米米(A/m)顺磁质顺磁质M 与与B0 同向同向抗磁质抗磁质M与与B0反向反向磁化的宏观效果：磁化的宏观效果：在介质表面或内部出现宏观电流，产生附加磁场。在介质表面或内部出现宏观电流，产生附加磁场。第22页，共24页，编辑于2022年，星期日 磁化面电流磁化面电流 I Is s在均匀外磁场中，各向在均匀外磁场中，各向同性均匀的磁介质被磁化，沿着柱面流动未同性均匀的磁介质被磁化，沿着柱面流动未被抵消的分子电流。被抵消的分子电流。（也称为束缚面电流）（也称为束缚面电流）磁化面电流密度磁化面电流密度 j jS

10、S 在垂直于电流流动在垂直于电流流动方向上单位长度的分子面电流。方向上单位长度的分子面电流。若长若长l 介质表面介质表面I IS S，则其线密度为则其线密度为设介质的截面积设介质的截面积 S，则有：，则有：j jS S与与M的关系的关系 第23页，共24页，编辑于2022年，星期日 磁化强度的环流磁化强度的环流普遍情况下可以证明普遍情况下可以证明 磁化电流线密度的大小等于磁化电流线密度的大小等于磁化强度的切向分量。磁化强度的切向分量。电介质有电介质有以充满介质的螺旋管为例，选如图回路，求环流以充满介质的螺旋管为例，选如图回路，求环流磁化强度磁化强度磁化电流磁化电流第24页，共24页，编辑于2022年，星期日