第10章稳恒磁场课件

1第第10章章稳恒磁场稳恒磁场101磁场磁场磁感应强度磁感应强度102安培环路定理安培环路定理103磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用104磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用106磁介质磁介质2静电荷静电荷静电场静电场稳恒稳恒磁场磁场运动电荷运动电荷电场电场磁场磁场类类比比法法310.1磁场磁场磁感应强度磁感应强度一、基本磁现象1.自然磁现象自然磁现象天然磁石天然磁石磁性、磁体、磁极磁性、磁体、磁极SNSN司南司南：汉汉(前前206公元公元220年年)磁勺是用天然磁体磨成，磁勺是用天然磁体磨成，置于地盘中心圆内，勺头为置于地盘中心圆内，勺头为N,勺尾为勺尾为S，静止时，勺尾指向南，静止时，勺尾指向南方。方。42.电流的磁效应电流的磁效应18191820年丹麦物理学家奥年丹麦物理学家奥斯特首先发现斯特首先发现电流的磁效应电流的磁效应ISNI电子束电子束NS+磁现象与运动电荷之间有着密切的联系。磁现象与运动电荷之间有着密切的联系。51822年安培提出了用分子年安培提出了用分子电流来解流来解释磁性起源磁性起源NS电荷的运荷的运动是一切磁是一切磁现象的根源。象的根源。运运动电荷荷A磁磁场A产生生运运动电荷荷B作用作用运运动电荷荷B磁磁场B产生生运运动电荷荷A作用作用运运动电荷荷(电流流)激激发磁磁场。同同时也激也激发电场。6二、磁感应强度1.磁场对外的重要表现为：磁场对外的重要表现为：(1)磁场对运动电荷磁场对运动电荷(电流电流)有磁力作用有磁力作用(2)磁力作功，表明磁场具有能量。磁力作功，表明磁场具有能量。2.磁感应强度磁感应强度定义方法有定义方法有:电流元、运动电荷、磁矩电流元、运动电荷、磁矩磁矩磁矩:I与与I组成右螺旋组成右螺旋7方向方向:规定线圈在稳定平衡位规定线圈在稳定平衡位置时的磁矩的方向置时的磁矩的方向大小大小:实验线圈从平衡位置转过实验线圈从平衡位置转过90900 0时，线圈所受磁力矩为最大时，线圈所受磁力矩为最大,且且单位单位:1特斯拉特斯拉104高斯高斯(1T104GS)8三、高斯定理1.磁力线磁力线(磁感应线磁感应线)磁力线切线方向为该点磁场方向。磁力线切线方向为该点磁场方向。abc定量地描述磁场强弱定量地描述磁场强弱,B大小定义为：大小定义为：9实验中电流磁力线实验中电流磁力线10直线电流磁力线直线电流磁力线圆电流磁力线圆电流磁力线通电螺线通电螺线管磁力线管磁力线磁力线特性磁力线特性(1)都是环绕电流的闭合曲线，磁场是涡旋场。都是环绕电流的闭合曲线，磁场是涡旋场。(2)任意两条任意两条磁感应线磁感应线在空间不相交。在空间不相交。(3)磁感应线磁感应线方向与电流方向遵守右螺旋法则方向与电流方向遵守右螺旋法则112.磁通量磁通量穿过磁场中任一曲面的磁感应线条数，称为穿过磁场中任一曲面的磁感应线条数，称为该曲面的磁通量，用符号该曲面的磁通量，用符号m表示。表示。S 单位：单位：韦伯韦伯,1Wb=1Tm23.3.磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理 S穿过穿过任意任意闭合曲面的磁通量为零闭合曲面的磁通量为零表明磁场是无源场表明磁场是无源场(无磁单极存在无磁单极存在)12四、毕奥萨伐尔定律 1.1.稳恒电流的磁场稳恒电流的磁场 I电流元电流元规定规定:线元内的电线元内的电流密度流密度j的方向的方向.P 若若=0或或，则，则dB=0即电流元即电流元不在自身不在自身方向上激发磁场方向上激发磁场。若若=/2，则，则dB最大最大其它因素不变其它因素不变13dB的方向的方向毕奥毕奥沙伐尔定律沙伐尔定律由叠加原理，对一段载流导线由叠加原理，对一段载流导线dl=dt2.2.运动电荷运动电荷的磁场的磁场在非相对论条件下的电场与磁场在非相对论条件下的电场与磁场I14若载流子的若载流子的数密度为数密度为n，电量为电量为q，速度为速度为，截面截面s电流元电流元Idl中载流子中载流子(运动电荷运动电荷)数为数为dN个个则电流的微观形式则电流的微观形式毕奥沙伐尔定毕奥沙伐尔定律的微观形式律的微观形式15运动电荷运动电荷磁场方向磁场方向qpqpxyzO16五、毕奥萨伐尔定律的应用 1.载流直导线的磁场载流直导线的磁场已知：真空中、已知：真空中、1、2、OP=a取电流元取电流元Idl,如图。如图。I 2 2 1 1 P17 角的正负值角的正负值以以OP为起始线为起始线,角增加的方向与电流方向相角增加的方向与电流方向相同为正，反之，为负。同为正，反之，为负。IPO 2 2 1 1IPO 1 1 2 218无限长无限长电流的磁场电流的磁场IPO 1 1 2 2半无限长半无限长电流的磁场电流的磁场直导线延长线上直导线延长线上电流的磁场电流的磁场IP =0dB=0B=0192.圆形电流轴线上的磁场圆形电流轴线上的磁场已知已知:R、I，求轴线上求轴线上P点的磁感应强度。点的磁感应强度。OPxIR解：解：20圆电流中心圆电流中心(x=0)O圆弧形电流在圆心产生的磁场圆弧形电流在圆心产生的磁场 R方向：方向：右手螺旋法则右手螺旋法则当当xR时时21例例:求氢原子中作圆轨道运动的电子在中心产生的磁场求氢原子中作圆轨道运动的电子在中心产生的磁场和电子的轨道磁矩和电子的轨道磁矩(r=0.531010m,=2.2106m/s)q解解:磁场磁场B 的方向向下。的方向向下。磁矩磁矩 0.931023(A m2)22例例:电流由长直导线电流由长直导线1沿半径方向经沿半径方向经a点流入一电阻均点流入一电阻均匀的圆环，再由匀的圆环，再由b点沿切向从圆环流出，经长导线点沿切向从圆环流出，经长导线2返返回电源回电源(如图如图)已知直导线上电流强度为已知直导线上电流强度为I，圆环的，圆环的半径为半径为R，且，且a、b与圆心与圆心O三点在同一直线上设直三点在同一直线上设直电流电流1、2及圆环电流分别在及圆环电流分别在O点产生的磁感强度为点产生的磁感强度为、及，及，.则则O点的磁感强度的大小点的磁感强度的大小(A)B=0，因为，因为B1=B2=B3=0(B)B=0，因为，因为，B3=0(C)B0，因为虽然，因为虽然B1=B3=0，但，但B20(D)B0，因为虽然，因为虽然B1=B2=0，但，但B30(E)B0，因为虽然，因为虽然B2=B3=0，但，但B10C23例例:一磁场的磁感强度为一磁场的磁感强度为(SI)，则，则通过一半径为通过一半径为R，开口向，开口向z轴正方向的半球壳表面轴正方向的半球壳表面的磁通量的大小为的磁通量的大小为_Wb R2c例例:在匀强磁场在匀强磁场中，取一半径为中，取一半径为R的圆，圆面的法的圆，圆面的法线线与与成成60角，如图所示，则通过以该圆周为边角，如图所示，则通过以该圆周为边线的如图所示的任意曲面线的如图所示的任意曲面S的磁通量的磁通量_2410.2安培环路定理安培环路定理一、安培环路定理 静电场中静电场中稳恒磁场稳恒磁场1.环绕电流的任意积分回路环绕电流的任意积分回路lI d 252.积分回路不环绕电流积分回路不环绕电流ABd Al1BAl2Bd 263.积分回路环绕多个载流导线积分回路环绕多个载流导线I4I5I1I2I3说明：说明：(1)右螺旋关系确定右螺旋关系确定Ii的正、负；的正、负；(2)B是是dl处的总磁场处的总磁场如图：如图：l27(3)只适用于只适用于稳恒电流稳恒电流(闭合或延伸到闭合或延伸到)I10I2R1R2B 0nI363.无限长圆柱载流导体的磁场分布无限长圆柱载流导体的磁场分布圆柱体圆柱体半径半径R，电流为，电流为I I分析对称性分析对称性电流分布电流分布轴对称轴对称POPrdsds磁场分布磁场分布轴对称轴对称37B的计算的计算取同轴圆周为积分回路取同轴圆周为积分回路IPrRrR38讨论：讨论：分布曲线分布曲线BRrO长直载流圆柱面。已知：长直载流圆柱面。已知：I、RIRBRrO3910.3磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用一、安培定律 安培首先通过实验发现：在磁场中任一点处，安培首先通过实验发现：在磁场中任一点处，电流元电流元Idl所受的磁力所受的磁力 大小大小:方向方向:401.均匀磁场均匀磁场中载流直导线所受安培力中载流直导线所受安培力取电流元取电流元 受力方向受力方向受力大小受力大小412.在垂直于均匀磁场在垂直于均匀磁场(B)的平面内的平面内,任意形状的通任意形状的通电导线所受的安培力电导线所受的安培力.abI结论结论:均匀磁场中曲线电流受的安培力，等于均匀磁场中曲线电流受的安培力，等于从起点到终点的直线电流所受的安培力。从起点到终点的直线电流所受的安培力。42推论：推论：任意闭合载流线圈在任意闭合载流线圈在匀匀强场中所受强场中所受安培力的合力必定为零安培力的合力必定为零I431.安培环路定理安培环路定理注意注意:(1)B是是dl处的总磁场处的总磁场(2)适用条件适用条件(3)I 的正、负的正、负应用应用:(1)分析磁场的对称性或均匀性分析磁场的对称性或均匀性(2)选择合适的积分回路选择合适的积分回路2.安培定律安培定律44二、无限长两平行载流直导线间的相互作用力 C、D两导线的距离为两导线的距离为a。电流方向相同。电流方向相同I1I2aCD45单位长度载流导线所受力均为单位长度载流导线所受力均为电流的单位安培可定义如下：电流的单位安培可定义如下：真空中相距真空中相距1 m的两条无限长平行导线中通的两条无限长平行导线中通以相等的电流，若每米长度导线受到的磁力为以相等的电流，若每米长度导线受到的磁力为2107 N，则导线中的电流定义为，则导线中的电流定义为1 A.46三、磁场对载流线圈的作用匀强磁场对平面载流线圈的作用匀强磁场对平面载流线圈的作用abcdl2 l1 da边边:bc边边:ab边边:cd边边:线圈在均匀磁场受合力线圈在均匀磁场受合力47 f2和和f/2产生一力偶矩产生一力偶矩 O 48说明说明:(1)=0,=0,M0稳定平衡稳定平衡=,M0非稳定平衡非稳定平衡(2)49四、磁力的功1.1.磁力对载流导线做功磁力对载流导线做功 均匀磁场均匀磁场B，ab长为长为l，电流，电流IbdacIFa/b/在匀强磁场中当电流不变时，功等于在匀强磁场中当电流不变时，功等于电流乘以回路面积内电流乘以回路面积内磁通量的增量磁通量的增量502.载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功 M作正功，使作正功，使 减少减少d 故故51例：例：一半径为一半径为R的半圆形闭合线圈，通有电流的半圆形闭合线圈，通有电流I，线圈放在均匀外磁场，线圈放在均匀外磁场B中，中，B 的方向与线圈平的方向与线圈平面成面成300角，如右图，设线圈有角，如右图，设线圈有N匝，问：匝，问：(1)线圈的磁矩是多少？线圈的磁矩是多少？300解：解：pm的方向与的方向与B成成600夹角夹角(2)线圈所受力矩的大小和方向？线圈所受力矩的大小和方向？600解：解：大小大小:方向方向:垂直于垂直于B的方向向上。的方向向上。52(3)图示位置转至平衡位置时，图示位置转至平衡位置时，磁力矩作功是多少？磁力矩作功是多少？300600解：解：磁力矩作正功磁力矩作正功5310.4磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力 荷兰物理学家洛仑兹从实验总结出运动电荷所荷兰物理学家洛仑兹从实验总结出运动电荷所受到的磁场力其大小和方向可用下式表示受到的磁场力其大小和方向可用下式表示安培力的微观本质安培力的微观本质是运动电荷受到的磁场力的集体宏观表现是运动电荷受到的磁场力的集体宏观表现因此因此,54(1)正负电荷受力正负电荷受力fm方向方向(,B)所组成的平面。所组成的平面。洛伦兹力洛伦兹力fm对运动电荷不做功对运动电荷不做功.(2)洛仑兹关系式洛仑兹关系式电场力电场力磁场力磁场力55比较两组公式比较两组公式电电流流运动电荷运动电荷56二、带电粒子在匀强磁场中的运动(忽略重力)1.粒子速度粒子速度2.粒子速度粒子速度回转半径回转半径回转周期回转周期回转频率回转频率T和和v与与R及及 无关无关573.粒子速度粒子速度与与成成角角回转半径回转半径回转周期回转周期螺螺距距58三、霍耳效应放在磁场中导体块，当通有电流时，除了电流放在磁场中导体块，当通有电流时，除了电流两端有电势差外，在与磁场和电流均垂直的方向也两端有电势差外，在与磁场和电流均垂直的方向也有电势差有电势差这就是这就是霍耳效应霍耳效应。bdINM霍耳电势差霍耳电势差RH称作霍耳系数称作霍耳系数d为导体块顺着磁场方向的厚度。为导体块顺着磁场方向的厚度。实验表明：实验表明：UH与导体块的宽度与导体块的宽度b无关。无关。59带负电的载流子的金属导体为例带负电的载流子的金属导体为例1.霍耳系数的微观解释霍耳系数的微观解释MNI附加电场附加电场 :平衡时平衡时电流强度电流强度60说明说明:(1)q0 时，RH0 时，RH0,(3)RH与载流子浓度与载流子浓度n成反比：成反比：半导体中霍耳效应比金属中显著。半导体中霍耳效应比金属中显著。61P 型半导体型半导体2.应用应用测量半导体的类型测量半导体的类型IN 型半导体型半导体I测量磁场测量磁场用此原理制成高斯计用此原理制成高斯计,测量外界测量外界磁场。探头用霍尔元件制成，通磁场。探头用霍尔元件制成，通过测量过测量UH，折算成，折算成B。探头探头高高斯斯计计62磁流体发电磁流体发电原理：导电的原理：导电的气体（气体（液体）有霍尔效应。液体）有霍尔效应。磁流体发电原理图磁流体发电原理图发电发电通道通道等离子等离子气体气体63例例:点电荷点电荷q1,q2以相同速度以相同速度(1如如:锰、镉、铝等。锰、镉、铝等。抗磁质：抗磁质：r1如铁、钴、镍及其合金等。如铁、钴、镍及其合金等。65二、抗磁质与顺磁质的磁化 1.1.分子磁矩分子磁矩电子的电子的轨道磁矩轨道磁矩q电子的自旋磁矩电子的自旋磁矩66原子核有磁矩原子核有磁矩 质子有轨道磁矩质子有轨道磁矩,中子无轨道磁矩中子无轨道磁矩质子和中子都有自旋磁矩质子和中子都有自旋磁矩电子轨道磁矩电子轨道磁矩电子自旋磁矩电子自旋磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩分子磁矩分子磁矩pm分分等效等效分子电流分子电流i分分i分分S分分672.附加磁矩附加磁矩pm及附加磁场及附加磁场B以电子的轨道运动的经典模型解释以电子的轨道运动的经典模型解释MM 电子轨道角动量增量电子轨道角动量增量L旋进旋进，附加角动量附加角动量L*它引起的磁矩反平行于它引起的磁矩反平行于削弱磁场，抗磁。削弱磁场，抗磁。加上外磁场后加上外磁场后,总是产生一个与总是产生一个与B B0 0方向方向相反的附加磁场相反的附加磁场683.抗磁质与顺磁质磁化抗磁质与顺磁质磁化抗磁质抗磁质分子固有磁矩分子固有磁矩顺磁质顺磁质分子固有磁矩分子固有磁矩在外磁场中在外磁场中电子轨道磁矩电子轨道磁矩电子自旋磁矩电子自旋磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩与外磁场与外磁场方向反向方向反向附加磁矩总是削弱外磁场的作用附加磁矩总是削弱外磁场的作用抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。无外磁场时，整个介质不显磁性。无外磁场时，整个介质不显磁性。69在外磁场中在外磁场中与外磁场方向反向与外磁场方向反向(1)(2)分子磁矩转向外磁场的方向。分子磁矩转向外磁场的方向。顺磁质磁化结果，使顺磁质磁化结果，使介质内部磁场增强。介质内部磁场增强。B B070三、磁化强度和磁化电流1.定义定义:顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质用来描述磁化的强弱用来描述磁化的强弱 V宏观小、微观大宏观小、微观大顺磁质顺磁质:平行于平行于抗磁质抗磁质:反平行于反平行于和和呈非线性关系呈非线性关系铁磁质：铁磁质：71.磁化电流磁化电流长直长直顺磁质顺磁质B B Bl若介质表面若介质表面单位长度单位长度圆形磁化电流圆形磁化电流Js则则:Is=Jsl总磁矩总磁矩:abcd7273四、磁介质中的安培环路定理定义定义:磁场强度磁场强度 单位：单位：A/mI是穿过回路是穿过回路l所围的所围的传导电流传导电流的代数和的代数和74五、B与H的关系 均匀各向同性的磁介质均匀各向同性的磁介质 m称为磁介质的磁化率称为磁介质的磁化率 r称为磁介质的相对磁导率；称为磁介质的相对磁导率；为磁介质的磁导率为磁介质的磁导率75例：例：置于磁场中的磁介质，介质表面形成面磁化置于磁场中的磁介质，介质表面形成面磁化电流，试问该面磁化电流能否产生楞次电流，试问该面磁化电流能否产生楞次焦耳热？焦耳热？为什么？为什么？答：不能答：不能因为它并不是真正在磁介质表面流动的传导电因为它并不是真正在磁介质表面流动的传导电流，流，而是由分子电流叠加而成，只是在产生磁场而是由分子电流叠加而成，只是在产生磁场这一点上与传导电流相似这一点上与传导电流相似76例：关于稳恒电流磁场的磁场强度例：关于稳恒电流磁场的磁场强度，下列几种说，下列几种说法中哪个是正确的？法中哪个是正确的？(A)仅与传导电流有关仅与传导电流有关(B)若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点的的必为零必为零(C)若闭合曲线上各点若闭合曲线上各点均为零，则该曲线所包围传均为零，则该曲线所包围传导电流的代数和为零导电流的代数和为零(D)以闭合曲线为边缘的以闭合曲线为边缘的任意曲面的通量均相等任意曲面的通量均相等.C77例：密绕螺线绕环例：密绕螺线绕环,充满铁磁质，求管内的充满铁磁质，求管内的磁场强度和磁感应强度大小磁场强度和磁感应强度大小.解解:78六、铁磁质三个显著特征：三个显著特征：高磁导率高磁导率,非线性非线性,磁滞现象磁滞现象.1.磁化特性曲线：磁化特性曲线：装置装置:铁磁质螺绕环，磁通计铁磁质螺绕环，磁通计。K 磁通计磁通计G原理原理:加加励磁电流励磁电流I环路定理得环路定理得HnI磁通计测量磁通计测量B起始磁化曲线起始磁化曲线(B H曲线曲线)对未被磁化的材料对未被磁化的材料,电流从零开始电流从零开始:I H(=nI)B BHOBmHsa1279B H是非线性关系，是非线性关系，r不是常数不是常数。B 有饱和现象有饱和现象,但仍有一定的斜率。原因但仍有一定的斜率。原因:由由可以得出可以得出 r H 曲线曲线 rH0 rm虽然虽然 r不是常数不是常数,但是在给但是在给定了定了 r值的情况下，有值的情况下，有仍说仍说B与与H成正比。成正比。802.磁滞回线磁滞回线BH0a初始磁初始磁化曲线化曲线BsHs饱和磁感应强度饱和磁感应强度d-Hs-BsBrb-Hcc剩剩 磁磁矫顽力矫顽力e-BrHcf磁滞回线磁滞回线磁化过程是不可逆过程磁化过程是不可逆过程B的变化落后于的变化落后于H，从而具有剩磁，即，从而具有剩磁，即磁滞效应磁滞效应。B与与H对应的值与铁磁材料磁化的历史有关。对应的值与铁磁材料磁化的历史有关。81(1)磁滞损耗：磁滞损耗：与磁滞回线所包围的面积成正比。与磁滞回线所包围的面积成正比。在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的磁滞损耗的功率与反复磁化的频率成正比。磁滞损耗的功率与反复磁化的频率成正比。(2)居里点居里点:每种磁介质当温度升高到一定程度时，其高磁导每种磁介质当温度升高到一定程度时，其高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊状态全部消失，率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。而变为顺磁性。如：铁为如：铁为1040K，钴为，钴为1390K，镍为镍为630K823.磁磁畴畴量子理论和实验研究表明，铁磁质的磁性来自量子理论和实验研究表明，铁磁质的磁性来自于电子的自旋磁矩，相邻原子间的电子存在着很强于电子的自旋磁矩，相邻原子间的电子存在着很强的的“交互作用交互作用”，使电子自旋磁矩都自发地取相同，使电子自旋磁矩都自发地取相同方向方向.在铁磁质内形成一个小的在铁磁质内形成一个小的“自发饱和磁化区自发饱和磁化区”，其体积约为，其体积约为1012m3，含有，含有10121015个原子个原子.这种这种自发磁化区叫做磁畴自发磁化区叫做磁畴多晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图83显示磁畴结构的铁粉图形显示磁畴结构的铁粉图形纯铁纯铁硅铁硅铁钴钴三种铁磁性物质的磁畴三种铁磁性物质的磁畴84(1)铁磁质磁性解释铁磁质磁性解释BH0BmHsa1201段段12段段2a段段剩磁：撤去外磁场、磁畴排列仍保留，而无法复原剩磁：撤去外磁场、磁畴排列仍保留，而无法复原(2)居里点居里点:磁介质达到某一温度时，铁磁性消失、磁介质达到某一温度时，铁磁性消失、介质显顺磁性这一温度称为居里点。介质显顺磁性这一温度称为居里点。原因是在高温下磁畴瓦解了原因是在高温下磁畴瓦解了854.铁磁质的特性铁磁质的特性(3)有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。(2)有很大的磁导率。有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强放入线圈中时可以使磁场增强102104倍。倍。(4)温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。(1)磁导率磁导率 不是一个常量，它的值不仅决定于原线不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。B和和H不是线性关系。不是线性关系。865.铁磁质的分类及应用铁磁质的分类及应用(1)软磁材料软磁材料纯铁，硅钢坡莫合金纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁，铁氧体等。氧体等。HBHcHc矫顽力矫顽力(Hc)小小,r大，易磁化、易退磁大，易磁化、易退磁(起始磁化起始磁化率大率大)。饱和磁感应强度大，。饱和磁感应强度大，磁滞回线的面积窄而磁滞回线的面积窄而长，损耗小长，损耗小(HdB面积小面积小)。软磁材料作变压器的芯。还用于继电器、电机、软磁材料作变压器的芯。还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。(2)硬磁材料硬磁材料作永久磁铁作永久磁铁钨钢，碳钢，铝镍钴合金钨钢，碳钢，铝镍钴合金87HBHcHc矫顽力矫顽力(Hc)大（大（102A/m)，剩磁剩磁Br大大磁滞回线的面积大，损耗大。磁滞回线的面积大，损耗大。用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。的永久磁铁，永磁扬声器。(3)矩磁材料矩磁材料作存储元件作存储元件锰镁铁氧体，锂锰铁氧体锰镁铁氧体，锂锰铁氧体HBHcHc Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。不大，磁滞回线是矩形。用于用于记忆元件记忆元件，当，当+脉冲产生脉冲产生HHC使使磁芯呈磁芯呈+B态，则态，则脉冲产生脉冲产生H HC使使磁芯呈磁芯呈 B态，可做为态，可做为二进制的两个态。二进制的两个态。88例：图示为三种不同的磁介质的例：图示为三种不同的磁介质的BH关系曲线，其关系曲线，其中虚线表示的是中虚线表示的是B=0H的关系说明的关系说明a、b、c各代各代表哪一类磁介质的表哪一类磁介质的BH关系曲线：关系曲线：a代表代表_的的BH关系曲线关系曲线 b代表代表_的的BH关系曲线关系曲线 c代表代表_的的BH关系曲线关系曲线a.铁磁质铁磁质b.顺磁质顺磁质c.抗磁质抗磁质89例：一铁环的中心线周长为例：一铁环的中心线周长为0.3m，横截面积为，横截面积为1.0104m2，在环上密绕，在环上密绕300匝表面绝缘的导线，当导线通有匝表面绝缘的导线，当导线通有电流电流3.2102A时，通过环的横截面的磁通量为时，通过环的横截面的磁通量为2.0106Wb(1)求铁环内部的磁感强度；求铁环内部的磁感强度；解：解：(2)求铁环内部的磁场强度；求铁环内部的磁场强度；解：解：n=1000m1，H=nI032A/m(3)求铁的磁化率；求铁的磁化率；解：解：磁化率磁化率 m=r1=49690(4)求铁环的磁化强度求铁环的磁化强度M=mH1.59104A/m91稳恒电流的磁场小结 磁场磁场电场电场1.激发源激发源运动电荷运动电荷(电流电流)电电荷荷2.场特性场特性对运动电荷有力对运动电荷有力;不作功！不作功！对所有电荷有力对所有电荷有力3.基本量基本量4.源与场源与场(点电荷点电荷)(电流元电流元)92磁场磁场电场电场5.场方程场方程 U(环流方程环流方程适用条件适用条件)仅适用于仅适用于稳恒电流稳恒电流(闭闭合合)仅适用于仅适用于静电场静电场6.场量计算场量计算7.作用力作用力(点电荷点电荷)(电流元电流元)93磁场磁场电场电场8.应用应用小电流线圈小电流线圈电偶极子电偶极子9.介质介质 94极光极光 地磁场俘获从外层空间入射的电子和质子形成地磁场俘获从外层空间入射的电子和质子形成一个带电粒子区域一个带电粒子区域-范艾仑辐射带范艾仑辐射带 在范艾仑辐射带中的带电粒子围绕地磁场的磁在范艾仑辐射带中的带电粒子围绕地磁场的磁感线作螺旋运动，在两极处被反射。感线作螺旋运动，在两极处被反射。运动的带电粒子辐射电磁波。运动的带电粒子辐射电磁波。地磁极地磁极附近，磁感线与附近，磁感线与地面垂直，外层空间入射地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直入大气层，的带电粒子可直入大气层，和空气分子碰撞产生辐射和空气分子碰撞产生辐射形成形成极光极光(aurora)。95961.磁感应强度磁感应强度2.高斯定理高斯定理3.毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律97例例:电流的组合电流的组合L1L2L3IR