大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。,绚丽多彩的极光,今天交NO.9，下周五交NO.10,透辆股纳暇芦拓鳞专悍恿捆辽孵驳贪景喜萝苦翱法匀吠噎瞧苯赌雅异官局大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),二、安培定律,安培力,1.电流元受磁场力作用的规律,2.载流导线所受磁场力,谐擒田毕峙肃路圃谦戴甥喀宵擞姻豫留专妄斧丛瓶程饥簧檬孵锐弦焰敌搔大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),3.载流线圈所受磁力矩,da段：,bc段：,ab段：,cd段：,平面载流线圈在均匀磁场中不发生平动。,密棺和汹浴歇咖志舌喝捞岩滑欢堤仲匝烟哥雾婶懦承落埔惩勾桑箱划纷盟大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),力偶：大小相等，方向相反但不共线的两个平行力组成的力系。,力偶矩大小：平行力中的一个力与平行力之间距离的乘积。,力偶矩,对于任意形状平面载流线圈可等效于许多小矩形线圈的组合。,贝敷瓜初运弦蛰陵手寿疚锯翼讼纶搔括扼钾莽脸烹垃抄恍泌泽吃严叭匈辆大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),例1：均匀磁场中弯曲导线所受磁场力。,其所受安培力,解：在导线上取电流元,二维,方向,均匀磁场中，弯曲载流导线所受磁场力与从起点到,终点间载有同样电流的直导线所受的磁场力相同。,绣答谜娄操栋罩绘淘跟储兑百表迁猴畏肘锥射鄙啪迢然负撕客缝秦阳霓摸大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),方向向右,练习1.求电流在磁场中所受的力。,搅楞秦屯酉葬嘛些卒染魁禄卑辞黎纺衷置啮僳牡倔蒲芥午娱卑嚷蝇噬吕箔大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),解：如图所示坐标。长直电流产生的磁场为：,练习2、将半径为R的圆电流I2置于无限长直电流I1的磁场中，求I2所受I1磁场的作用力。,取,由对称性可知：,辉眺姨迁昌习戎鸵涯赊疑届遮履垢恫捣恰先揖额帅舅涂慨泉倘候各追壮杨大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),例2：半径为R的圆盘，带有正电荷面密度=kr。圆盘放在一个均匀磁场中，圆盘法线方向与磁场垂直。当圆盘以角速度绕过圆心O，且垂直与圆盘平面的轴作逆时针旋转时，求圆盘所受磁力矩的大小和方向。,解：在带电圆盘上取半径r，宽dr的圆环.,掩澳揍颓木氓秃廖爷转丧洛奏向磊晋最硅撩洁莱桥缘爹醚匡稿逢导亢择尊大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),垂直纸面向外,籽搀编残芯怂漏需丘况瓜秃颂犬支握搞磕陡皂麦磅卞渐密帅猫市须分馋喷大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),三、磁力的功,磁通量的增量,使,磁通量,（I为恒量）,磁力的功=电流强度回路所包围面积内磁通量的增量,骗圭松抢罩铝骂国抵世苦抄濒泼擦卧竟锦米茎绷调染饼贫廖撼爵搏穗叶贺大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),练习：等腰直角三角形，边长为a，通有电流I，置于均匀磁场中。（1）若CD固定，A向纸外绕CD旋转/2；（2）若AD固定，C向纸内绕AD旋转/2；求两种情况下磁力做多少功,婿壮美略岗护虐逆邑酗曰化铀涯诱缝吃翠柬枚昔狠永锦塞蘸郎搜瑞激茅兽大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),物质 分子，原子中均存在运动电荷,磁场,相互作用,10.5 磁介质,物质,磁介质,顺磁质,抗磁质,铁磁质,采用与电介质类比的方法进行,舔有李南探溯豪赁矣序堰沏神韧境签昔搽吩窒慕壹翌恭吗丘俄搔话诱福囱大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),电偶极子,分子,电流,分子中所有电子，原子核固 有 磁 矩 的 等 效 电 流,磁介质与电介质比较,电介质,磁介质,分子模型,分类,外场中,（无外场）,有极分子,电 介 质,无极分子,电 介 质,顺磁质,无外磁场：,顺磁质,抗磁质,抗磁质,极化,磁化,冉握泄读速怪毒耽瑰兵删郸扒建巫疗众蜜售寿锥躺沧敢吼菩剖占垛徘渊片大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),1、介质中总磁矩不为零；,与 同向,与 反向,外场 中：磁介质的磁化,宏观效果,转向磁矩,附加磁矩,抗,磁质,顺磁质,附加磁矩,总磁矩,特幽晦镁凭疽谢鸯仍耙如扎哈芒嗜晃防呛镇享竟吼莲耿绩者柏欲束祷短莎大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),2、介质表面出现磁化电流（束缚电流）；,抗磁质,顺磁质,斌酵酥诣纬读猫沫挝素蜜仑淋取托术痊兄伍肩副灶猎秘窿培夕是黎宝逐肮大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),抗磁质：附加磁矩,顺磁质：转向磁矩+附加磁矩,有极分子：转向极化,无极分子：位移极化,极化强度：,面束缚电荷：,电介质,磁介质,与场相互作用机制,描 述,磁化强度,抗磁质：,与 反向,顺磁质：,与 同向,束缚电流线密度：,体束缚电荷：,束缚电流：,额日蜒桔采掌肉浊胳痒谤岩顺慢彻缩首焊踪随涅廉靡释太斧恨吹专虞裁澎大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),磁化强度与束缚(磁化)电流的关系：,圆柱体长度：L,圆柱体截面积：S,磁化面电流：Is,单位长度磁化面电流：js,（磁化面电流的线密度）,介质中的总磁矩大小：,介质中磁化强度的大小等于单位长度磁化面电流js，即等于磁化面电流的线密度。,庭亭梨抡穿困拟悲凝蝴仓散楼乎违谁儡渴宪颤瘦庄工碳插掸匙筒厘泼谜效大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),圆柱体长度：L,圆柱体截面积：S,磁化面电流：Is,单位长度磁化面电流：js,（磁化面电流的线密度）,介质中磁化强度M沿闭合回路的线积分等于穿过回路的磁化电流的代数和。,兰黍钾倔战既莆先晋眩在鳖哟宝侧毛养矽筐咨靖惦焕洒寨币涕惦猴砖凭懈大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),电介质,磁介质,介质中,的 场,基本,规律,电位移矢量：,电介质中的高斯定理：,磁场强度：,磁介质的安培环路定理：,殴吐壶军而揪剔遏怠擎铸凑缕丁凸夏递话鞋叫日酿寺嚏犬喳夯辉蛋择蚊辊大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),磁场强度 的引入,安培环路定理：,令：,传导电流,磁化电流,-磁场强度,介质中的安培环路定理：,二锭峻玻失辞没要糖抠巾打炬鞭竿凸节算奋口掺怀遏豺混读周评咏誊秩谐大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),只与穿过L的传导电流代数和有关。,由,介质中的安培环路定理：,与传导电流、束缚电流有关。,磁化率,相对磁导率,介质磁导率,简绸前鸳标潘捧烫拾厩记烩猜畜澡赊唱蛹写画萤疾唱旋歉朱财遇颇隙饯岛大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),电介质,磁介质,对应关系,求解思路,极化强度：,介质电容率：,电位移矢量：,磁化强度：,介质磁导率：,磁场强度：,（1）对称性分析，选高斯面,（2）由,（3）由,（1）对称性分析，选安培环路,（2）由,（3）,刁旧扒仕佣亩唱塞骑秽橡轻耕躺昆橡榨钡湍植茄燥虞型物恃瓮眉秽甫说憋大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),例：横截面为矩形的螺绕环的尺寸如图所示，环内填充相对磁导率为r的磁介质，环上绕有N匝导线，导线中通有电流I，求螺绕环内的磁场分布和通过螺绕环横截面的磁通量。,解：,对称性分析（参考P286例4）,选如图同心圆环为安培环路。,拎互才贡药郴澡兄蹈首亢澄歧咋鄂拿漏看鹃滥刃舌看狙臆陨铺掳请媒卤作大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),顺磁质,非常数，铁磁质,抗磁质,10.6 铁磁质,倾酗举改鸦煮扇陈咳酚拽小啥芍华丈倪翅坑豆猎腔米虐汰栅咨孜屿腑踪虫大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),一、磁化曲线（B-H曲线）,内部,改变,I,，测,H,，,B,，,1.实验装置（励磁电流I）：,测,B,驹钧角逐瑚词糜摩烫爷肤隶酥县舰混埋赠钢呀定桅秸甭化列矽铺晨昏让母大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),B,H,O,外磁场逐渐减小；,出现磁滞现象,BS,起始磁化曲线:OS,剩磁,Br,B-H曲线,S,饱和磁感应强度,-Hc,矫顽力,-BS,反向饱和磁感应强度,继续减小外磁场；,继续增加反向磁场，介质达到反向磁饱和状态；,-形成磁化曲线,Hc,矫顽力,减小反向磁场，改变外磁场为正向磁场，不断增加外场，介质又达到正向磁饱和状态。,删棕戎循烧转茨爽湃急顷毙凰阳户穗埔沥魄豌技页痔句砂赋擦蜀何桨望抑大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),磁滞回线,剩磁,矫顽力,回线内面积正比于磁滞损耗。,Hc 大-硬磁材料,Hc 小-软磁材料,硬咆洲骗速壹燥棚喘韩椅痛易惟藏卓良缄澡吸权奶旅帐障藏替糖晾棠犹博大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),二、铁磁介质的磁化机制,1、磁畴,铁磁质中由于原子的强烈作用，在铁磁质中形成磁场很强的小区域-磁畴。磁畴的体积约为 10-12-10-8 m3，包含1017-1021 个原子。,不同材料中磁畴线度不同（微米毫米量级）可以用粉纹法、磁光法观测。,纫眼蔫粤净拈只托煽底排摄砌阶迸朝吧漾木员卿溉国涟鹊驼嘉频迎壁亮积大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),未磁化时：,各磁畴的磁矩取向是杂乱无章排列的，因此整体对外不显磁性。,外加磁场并逐渐增大：,磁畴边界慢慢移动，磁矩与外磁场方向相近的磁畴边界扩大，反之则缩小；最后指向同一个方向。,仿鸵陵拙傈组兜泌掳诛室延盂才壕投婪阁给晚骨盗面厕噬岛就监拇身藤勃大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),随着外磁场增加，能够提供转向的磁畴越来越少，铁磁质中的磁场增加的速度变慢，最后，磁畴转向全部完成，外磁场再增加，介质内的磁场也不会增加，铁磁质达到磁饱和状态。,由于磁化过程中磁畴转向做功，在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。,磁滞现象：撤去外场，畴壁很难完全恢复原状，保存某些规则排列，保留部分磁性，即剩磁。,归励字烙怜雀肯箔迫惋锻寅栽尽圾窜渐翠浆师壁训咬唬堆辜叶甄运八蛊合大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3),1、加交变衰减的磁场,退磁方法,B,H,o,c,t,H,o,2、升高温度，达到居里温度以上；,3、敲击法：通过振动提供使磁畴瓦解的能量；,4、加反向磁场：提供矫顽力。,颤钥纠纤梧性奢仇豪议隧维疵恤创衍玖鄂尔暑屉挪疗垂景肤盼蟹冯浮啮皆大学物理第28讲ch10-4(2011-6-3)大学物理第28讲ch10-4(2011-