穩(wěn)恒磁場 ch10

1、物質(zhì)磁性的主要來源物質(zhì)磁性的主要來源： 電子的自旋磁矩電子的自旋磁矩 軌道磁矩（軌道磁矩（分子電流分子電流）磁現(xiàn)象本質(zhì)磁現(xiàn)象本質(zhì)：電荷運動：電荷運動 第十章第十章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場電場電場電荷電荷電場力電場力電荷電荷磁力磁力運動運動磁場磁場運動運動第一節(jié)第一節(jié) 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度一、磁感應(yīng)強度一、磁感應(yīng)強度（magnetic induction)magnetic induction)1. 1. 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度 B B （實驗結(jié)果）（實驗結(jié)果）a a）方向方向：q q0 0運動運動不受磁力不受磁力的方向；的方向；用運動的檢驗電荷用運動的檢驗電荷q q0 0在磁場在磁場中所受力的大小和方向

2、來定義中所受力的大小和方向來定義b) qb) q0 0在垂直于在垂直于B B方向運動方向運動受磁力最大受磁力最大Bq0mFBsinq0Fc c）v v與與B B成成角時，角時，q q0 0受磁力受磁力BBmFBFsin0qFBm比值與電荷性質(zhì)無關(guān)比值與電荷性質(zhì)無關(guān)反映磁場本身的性質(zhì)反映磁場本身的性質(zhì)SISI單位：單位：T T（特斯拉）（特斯拉） 1T=101T=104 4G G2. 2. 磁感應(yīng)強度的大小磁感應(yīng)強度的大小原子核表面原子核表面10101212T T中子星表面中子星表面10106 6T T目前最強人工磁場目前最強人工磁場7 710104 4T T太陽黑子內(nèi)部太陽黑子內(nèi)部0.3T0.

3、3T太陽表面太陽表面1010-2-2T T地球表面地球表面5 51010-5-5T T人體人體3 31010-10-10T T磁場服從疊加原理磁場服從疊加原理iiBBdBB3. 3. v v、B B、f f 三矢量間的關(guān)系：三矢量間的關(guān)系： 右手螺旋法則右手螺旋法則運動電荷受到的磁場力為運動電荷受到的磁場力為BqFBqF00sin二、磁二、磁 通通 量量方向：方向： 曲線上一點的切線曲線上一點的切線方向和該點的磁場方向一致。方向和該點的磁場方向一致。大小：大?。菏杳芊从炒艌龅膹娙酢Ｊ杳芊从炒艌龅膹娙?。磁感應(yīng)線磁感應(yīng)線B磁感應(yīng)線是磁感應(yīng)線是無頭無尾的閉合曲線無頭無尾的閉合曲線，磁場中任意兩條磁感

4、應(yīng)線不相交。磁場中任意兩條磁感應(yīng)線不相交。磁感應(yīng)線與電流線鉸鏈磁感應(yīng)線與電流線鉸鏈性質(zhì)：性質(zhì)：通過某曲面磁感應(yīng)線的總數(shù)通過某曲面磁感應(yīng)線的總數(shù)規(guī)定規(guī)定磁感應(yīng)強度的值等于該點磁感應(yīng)強度的值等于該點的磁感應(yīng)線密度。的磁感應(yīng)線密度。1. 1. 磁通量磁通量（magnetic fluxmagnetic flux） 0ddcossssBsB2.磁場中的高斯定理磁場中的高斯定理SBmddmdSdBSdisqdsEdsEdsEd0s1coscoscosdSdE渦旋場渦旋場ssmsBsBsBddcosddcosdSm磁通量磁通量第二節(jié)第二節(jié) 電流的磁場電流的磁場一、畢奧一、畢奧薩伐爾定律薩伐爾定律 （電流元產(chǎn)

5、生磁場的規(guī)律）（電流元產(chǎn)生磁場的規(guī)律）202sind4sindrlIrlIKdB20sin4rIdlBL22rdqkdEErdqkdE方向方向：右手螺旋法則：右手螺旋法則rdB電流元電流元17-0104AmT真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率sin)sin(sinddctg)ctg(002000rrrrlrrl1. 1. 直載流導(dǎo)線的磁場直載流導(dǎo)線的磁場12r0rdBA1A2dl二、畢奧二、畢奧沙伐爾定律的應(yīng)用沙伐爾定律的應(yīng)用)cos(cos4dsin421000021rIrIB20sind4d2121rlIBBAAAA(1) (1) 無限長直導(dǎo)線無限長直導(dǎo)線)cos(cos4210rIB012rI

6、B20方向：右手螺旋法則方向：右手螺旋法則(2) (2) 任意形狀直導(dǎo)線任意形狀直導(dǎo)線01B)180cos90(cos40002rIBrI40討討 論論I I12P Pr0Br0I I1 12 2rBRIBrRrIRBrRdlrIRdBBrRrIdldBdBR20)(2I2444sin002/3220203202030/20/處：在即：2. 2. 圓環(huán)電流軸線上的磁場圓環(huán)電流軸線上的磁場2024sinrIdlrIdlkdBRrr0dBIdl指向屏外dB/dB3002 rISBRr當(dāng)ISpm磁矩o（2R）I+RIB400R（3）oIRIB800 Ad（4）*dIBA40IRo（1）RIB200

7、x0BoI2R1R（5）*1010200444RIRIRIB1,2, 3，4,5第三節(jié)第三節(jié) 安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律 (Ampere circuital theorem)iLIdlB0cos推廣到一般情況推廣到一般情況B B沿任意閉合環(huán)路的積分等于閉合沿任意閉合環(huán)路的積分等于閉合回路所包圍的電流代數(shù)和的回路所包圍的電流代數(shù)和的 0 0 倍倍B B的環(huán)路積分的環(huán)路積分，反映磁場與建立磁場源之間的聯(lián)，反映磁場與建立磁場源之間的聯(lián)系系IIBrlBrlL020020d2ddcosdcosdrIB20Brdl d0l dEL0 l dE靜電場靜電場穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場 iiIl dB0 0SSdBiSqS

8、dE01磁場沒有保守性，它是磁場沒有保守性，它是非保守場，或無勢場非保守場，或無勢場電場有保守性，它是電場有保守性，它是保守場，或有勢場保守場，或有勢場電力線起于正電荷、電力線起于正電荷、止于負電荷。止于負電荷。靜電場是有源場靜電場是有源場 磁力線閉合、磁力線閉合、無頭無尾無頭無尾磁場是渦旋場磁場是渦旋場例題：真空中長直螺線管內(nèi)的例題：真空中長直螺線管內(nèi)的B B螺線管長螺線管長 L, N L, N 匝匝 ；單位長度的匝數(shù)為：；單位長度的匝數(shù)為：n=N/Ln=N/LabdCnIababBBdldlBdlBdlBdlBdlBdlBbabaaddccbbal0coscoscoscoscoscosnI

9、B0 當(dāng)場源分布具有當(dāng)場源分布具有對稱性對稱性時，利用安培環(huán)路定理時，利用安培環(huán)路定理計算磁感應(yīng)強度分布。計算磁感應(yīng)強度分布。IR例：無限長載流圓柱導(dǎo)體的磁場分布例：無限長載流圓柱導(dǎo)體的磁場分布分析對稱性分析對稱性電流分布電流分布軸對稱軸對稱磁場分布磁場分布軸對稱軸對稱已知：已知：I、R電流沿軸向，在截面上均勻分布電流沿軸向，在截面上均勻分布020 ()2 ()2IrrRRBIrRrIR0 BrBBRI 20BROr第四節(jié)第四節(jié) 磁場對電流的作用磁場對電流的作用一、磁場對運動電荷的作用一、磁場對運動電荷的作用1. 1. 洛倫茲力洛倫茲力(Lorentz force)大小大?。篹lectrons

10、inBqf 方向方向：垂直于：垂直于 v 和和 B決定的平面；決定的平面；特點：特點：使帶電粒子運動方向改變，不做功使帶電粒子運動方向改變，不做功二、磁場對載流導(dǎo)線的作用二、磁場對載流導(dǎo)線的作用導(dǎo)線所受的磁場力是導(dǎo)線中所有電子導(dǎo)線所受的磁場力是導(dǎo)線中所有電子所受的洛倫茲力的總和。所受的洛倫茲力的總和。lIBFSnqIdsind即通過導(dǎo)線的電流強度：sinBqf 每個電荷的洛倫茲力：lnqS d電流元中電荷的總數(shù)：sinddBlnqSF電流元受到的合力：lIBFFllIBFlldsinddsind的導(dǎo)線所受的力為長度為sindsin0IBllIBFl均勻場三、載流線圈的磁矩三、載流線圈的磁矩(m

11、agnetic moment)1.矩形平面線圈上的力矩矩形平面線圈上的力矩F F2 2 與與 F F2 2 大小相等大小相等方向相反，形成力偶。方向相反，形成力偶。sin90coscoscos01212IBSISBBlIllFM）（作用在線圈上的力矩F1 = F1指向屏內(nèi)指向屏內(nèi)線圈的磁矩NISpBpNISBMmmsinsin對勻強磁場任意形狀的平面線圈都成立對勻強磁場任意形狀的平面線圈都成立2. N匝線圈，且法線方向與匝線圈，且法線方向與B方向成方向成角角TrererBrIB9 .3942222000例：電子軌道中心的例：電子軌道中心的 B BreTeI2有效電流：電子的軌道磁矩電子的軌道磁

12、矩rerreISpm2122磁矩：美國物理學(xué)家霍爾（美國物理學(xué)家霍爾（A.H.HallA.H.Hall，1855193818551938）于）于18791879年在年在研究金屬的導(dǎo)電機制時發(fā)現(xiàn)研究金屬的導(dǎo)電機制時發(fā)現(xiàn): :當(dāng)當(dāng)電流電流垂直于外磁場通過導(dǎo)垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的垂直于體時，在導(dǎo)體的垂直于磁場磁場和電流方向的兩個端面之間會和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)出現(xiàn)電勢差電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。這個電勢差也被稱，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。為霍爾電勢差。 四、霍爾效應(yīng)四、霍爾效應(yīng)(Hall effect)Iv vB BF FmUUababqeFII載流子

13、受力（平衡）載流子受力（平衡）Uab 霍爾電壓霍爾電壓K 霍爾系數(shù)霍爾系數(shù)Iv vB BhdF FmUUababqeFIEhdS BEBqqEdIBKUdIBnqSIBhnqUabab即)1()1(SnqIBhEhUab霍爾電勢差：霍爾電勢差：量子霍爾效應(yīng)德國物理學(xué)家馮德國物理學(xué)家馮克利克利青發(fā)現(xiàn)青發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效整數(shù)量子霍爾效應(yīng)應(yīng),因此獲得因此獲得1985年諾年諾貝爾物理學(xué)獎。貝爾物理學(xué)獎。,.3 , 2 , 1/2nnehIURH霍爾電阻霍爾電阻（低溫，（低溫，強磁場中強磁場中，縱向電壓和橫向電流的比值），縱向電壓和橫向電流的比值）是量子化的是量子化的RHB(T)nnn崔琦、施特默和赫薩

14、德（崔琦、施特默和赫薩德（A. C. GossardA. C. Gossard）發(fā)現(xiàn)）發(fā)現(xiàn)分數(shù)量子霍分數(shù)量子霍爾效應(yīng)爾效應(yīng)，前兩者因此與勞赫林（，前兩者因此與勞赫林（Robert Betts LaughlinRobert Betts Laughlin）分享分享19981998年諾貝爾物理學(xué)獎。年諾貝爾物理學(xué)獎。 隨著隨著磁場磁場增強，霍爾常增強，霍爾常數(shù)出現(xiàn)了新的臺階。這數(shù)出現(xiàn)了新的臺階。這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為分數(shù)量子霍分數(shù)量子霍爾效應(yīng)爾效應(yīng)為分數(shù)nnehIURH2/.53,52,32,31n量子反?；魻栃?yīng)量子反?；魻栃?yīng)由中科院物理所和清由中科院物理所和清華大學(xué)等機構(gòu)的科研華大學(xué)等機構(gòu)的科

15、研人員組成的團隊，首人員組成的團隊，首次成功實現(xiàn)次成功實現(xiàn)“量子反量子反?；魻栃?yīng)?；魻栃?yīng)”。該結(jié)。該結(jié)果于果于3 3月月1414日在線發(fā)表日在線發(fā)表于美國于美國科學(xué)科學(xué)雜志。雜志。 1、量子反常霍爾效應(yīng)使得在零磁場的條件下應(yīng)用量子霍爾、量子反?；魻栃?yīng)使得在零磁場的條件下應(yīng)用量子霍爾效應(yīng)成為可能；效應(yīng)成為可能；2、這些效應(yīng)可能在未來電子器件中發(fā)揮特殊的作用，可用、這些效應(yīng)可能在未來電子器件中發(fā)揮特殊的作用，可用于制備低能耗的高速電子器件。于制備低能耗的高速電子器件。薛其坤：咱們用一個形象的比喻，計算機芯片里電子的運動幾乎可以薛其坤：咱們用一個形象的比喻，計算機芯片里電子的運動幾乎可以看成是

16、一個無規(guī)律的，從晶體管的電極一端到達另一端的時候，就像看成是一個無規(guī)律的，從晶體管的電極一端到達另一端的時候，就像從農(nóng)貿(mào)市場的一端到達另一端的時候，電子比喻成人的話，運動過程從農(nóng)貿(mào)市場的一端到達另一端的時候，電子比喻成人的話，運動過程中老碰到很多無序的話它老是要走彎路，走彎路就會造成發(fā)熱，效率中老碰到很多無序的話它老是要走彎路，走彎路就會造成發(fā)熱，效率就不高，這是目前晶體管發(fā)熱的一個重要原因之一。量子霍爾的電子就不高，這是目前晶體管發(fā)熱的一個重要原因之一。量子霍爾的電子被這個效應(yīng)定義了一個規(guī)則，不像農(nóng)貿(mào)市場的運動非常雜亂了，就像被這個效應(yīng)定義了一個規(guī)則，不像農(nóng)貿(mào)市場的運動非常雜亂了，就像高速公

17、路的汽車一樣，按照規(guī)則進行。高速公路的汽車一樣，按照規(guī)則進行。 薛其坤院士解釋說，目前，普通量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生無法被廣泛應(yīng)用，薛其坤院士解釋說，目前，普通量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生無法被廣泛應(yīng)用，因為它需要非常強的磁場，成本非常昂貴，比較困難。因為它需要非常強的磁場，成本非常昂貴，比較困難。 薛其坤：要實現(xiàn)這種量子霍爾效應(yīng)所占的磁場，是地球地磁場的十萬薛其坤：要實現(xiàn)這種量子霍爾效應(yīng)所占的磁場，是地球地磁場的十萬倍甚至上百萬倍，要產(chǎn)生這樣的磁場需要一個非常大的設(shè)備，一般來倍甚至上百萬倍，要產(chǎn)生這樣的磁場需要一個非常大的設(shè)備，一般來講的話是和冰箱那么大，一個計算機的芯片很小，顯然這種量子霍爾講的話是和冰箱

18、那么大，一個計算機的芯片很小，顯然這種量子霍爾效應(yīng)很難得到應(yīng)用。效應(yīng)很難得到應(yīng)用。 但量子反?；魻栃?yīng)的好處在于不需要任何外加磁場，因此這項研究但量子反?；魻栃?yīng)的好處在于不需要任何外加磁場，因此這項研究成果將推動新一代低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展，可能加速推進成果將推動新一代低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展，可能加速推進信息技術(shù)革命進程。信息技術(shù)革命進程。五、質(zhì)譜儀和回旋加速器五、質(zhì)譜儀和回旋加速器11BEqEqB212BqBmEBqmrrmBq22B2B1可識別同類離子的各種同位素可識別同類離子的各種同位素Electromagnetic pump 電磁泵電磁泵利用作用在導(dǎo)電液體上的磁力運送

19、導(dǎo)電液體利用作用在導(dǎo)電液體上的磁力運送導(dǎo)電液體六、六、 電磁泵和電磁流量計電磁泵和電磁流量計qEmFBDBUEDUqEBqU+-D電磁流量計電磁流量計七、七、 磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電 把燃料（油、煤氣和把燃料（油、煤氣和原子能反應(yīng)堆）加熱而產(chǎn)原子能反應(yīng)堆）加熱而產(chǎn)生的高溫（約生的高溫（約3000K3000K）氣體，）氣體，以高速以高速 v v（約（約1000 m/s1000 m/s）通過用耐高溫材料制成的通過用耐高溫材料制成的導(dǎo)電管，氣體在高溫情況導(dǎo)電管，氣體在高溫情況下，原子中的一部分電子下，原子中的一部分電子克服了原子核引力的束縛克服了原子核引力的束縛而變成自由電子，同時原而變成自由電子，同

20、時原子則因失去了電子而變成子則因失去了電子而變成帶正電的離子帶正電的離子電極發(fā)電通道導(dǎo)電氣體NS電極電極電極電極導(dǎo)電氣體導(dǎo)電氣體發(fā)電通道發(fā)電通道B B+q+q-q-q再在這種高溫氣流中加入少量再在這種高溫氣流中加入少量容易電離的物質(zhì)（如鉀和銫），容易電離的物質(zhì)（如鉀和銫），更能促進氣體的電離，從而提更能促進氣體的電離，從而提高氣體的導(dǎo)電率，使氣體差不高氣體的導(dǎo)電率，使氣體差不多達到等離子狀態(tài)，如在垂直多達到等離子狀態(tài)，如在垂直于氣體運動的方向加上磁場，于氣體運動的方向加上磁場，則氣流中的正、負離子由于受則氣流中的正、負離子由于受洛倫茲力的作用，將分別向垂洛倫茲力的作用，將分別向垂直于直于 v

21、v 和和 B B 的兩個相反方向的兩個相反方向偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在導(dǎo)電管兩個電極結(jié)果在導(dǎo)電管兩個電極上產(chǎn)生電勢差。如果不斷提供上產(chǎn)生電勢差。如果不斷提供高溫、高速的等離子氣體高溫、高速的等離子氣體，便便能在電極上連續(xù)產(chǎn)生電能。能在電極上連續(xù)產(chǎn)生電能。磁流體發(fā)電是一種新型的發(fā)電方法。它把燃料的熱能直接磁流體發(fā)電是一種新型的發(fā)電方法。它把燃料的熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，省略了由熱能轉(zhuǎn)化為機械能的過程轉(zhuǎn)化為電能，省略了由熱能轉(zhuǎn)化為機械能的過程 第五節(jié)第五節(jié) 磁介質(zhì)磁介質(zhì)（magnetic medium)磁介質(zhì)：磁介質(zhì)：凡是處于磁場中能對磁場發(fā)生影響的物質(zhì)。凡是處于磁場中能對磁場發(fā)生影響的物質(zhì)。一、介質(zhì)中的磁場

22、一、介質(zhì)中的磁場1. 1. 磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)的磁化磁化電流磁化電流：磁介質(zhì)邊：磁介質(zhì)邊緣形成大的環(huán)形電流緣形成大的環(huán)形電流磁介質(zhì)分子在外磁場中產(chǎn)生感生磁矩磁介質(zhì)分子在外磁場中產(chǎn)生感生磁矩2 2、介質(zhì)中的磁場、介質(zhì)中的磁場由于磁場中的磁介質(zhì)被磁化，產(chǎn)生附加磁場由于磁場中的磁介質(zhì)被磁化，產(chǎn)生附加磁場B B 介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度 B=BB=B0 0+B+B r r介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率 表征介質(zhì)的磁化程度表征介質(zhì)的磁化程度 rEE0比較比較實驗：保持螺線管電流不變，測得真空時的磁感實驗：保持螺線管電流不變，測得真空時的磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為 B0; 充滿磁介質(zhì)時的磁感應(yīng)強度

23、為充滿磁介質(zhì)時的磁感應(yīng)強度為 B 二者關(guān)系為二者關(guān)系為： B = rB03 3、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率(permeability)空心螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強度：空心螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強度：充滿磁介質(zhì)后磁感應(yīng)強度：充滿磁介質(zhì)后磁感應(yīng)強度：磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率000rrrnInIBBnIB00有、無磁介質(zhì)時，磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，有、無磁介質(zhì)時，磁感應(yīng)強度發(fā)生變化， H H不變不變。 H H與磁介質(zhì)無關(guān)與磁介質(zhì)無關(guān)。（輔助量）。（輔助量）4 4、磁場強度、磁場強度(magnetic intensity)HBHnIBB即000BsILS0BsI順磁質(zhì)順磁質(zhì)生物分子含有生物分子含有過渡族的金屬離子過渡族的金屬離子，如含有過渡族

24、原子鐵、鈷、錳、鉬等如含有過渡族原子鐵、鈷、錳、鉬等生物分子在氧化還原等生命過程中生物分子在氧化還原等生命過程中產(chǎn)生的產(chǎn)生的自由基自由基，如含鐵的血紅蛋白、，如含鐵的血紅蛋白、肌紅蛋白和鐵蛋白等生物分子。肌紅蛋白和鐵蛋白等生物分子。二、磁介質(zhì)的分類二、磁介質(zhì)的分類1.1.順磁質(zhì)順磁質(zhì)(paramagnetic medium)： 磁化后產(chǎn)生的附加磁場與外磁磁化后產(chǎn)生的附加磁場與外磁場同向場同向 B BB B0 0 r r 1 10BsILS0BsI抗磁質(zhì)大多數(shù)大多數(shù)生物大分子是各向異性的抗磁質(zhì)。生物大分子是各向異性的抗磁質(zhì)。如葉綠素分子、脫氧核糖核酸分子等。如葉綠素分子、脫氧核糖核酸分子等。2.

25、抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)(diamagnetic medium)： 磁化后產(chǎn)生的附加磁場與外磁化后產(chǎn)生的附加磁場與外磁場反向磁場反向 B BB B0 0 r r 1 BB B0 0 r r如：鐵、鎳、鈷及其合金。如：鐵、鎳、鈷及其合金。某些海水細菌、蜜蜂、鴿子、某些海水細菌、蜜蜂、鴿子、海豚等動物體內(nèi)均含有磁鐵礦物海豚等動物體內(nèi)均含有磁鐵礦物FeFe3 30 04 4的微粒。的微粒。 構(gòu)成生物體的各種生物大分子多為各向異性的構(gòu)成生物體的各種生物大分子多為各向異性的抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)。 少數(shù)為順磁性少數(shù)為順磁性; ; 極少數(shù)為鐵磁性極少數(shù)為鐵磁性三、超導(dǎo)體及其磁學(xué)特性三、超導(dǎo)體及其磁學(xué)特性超導(dǎo)電現(xiàn)象超導(dǎo)電現(xiàn)象 某

26、些材料在某些材料在溫度低于某一溫度時，電溫度低于某一溫度時，電阻突然降到零的現(xiàn)象。阻突然降到零的現(xiàn)象。具有超導(dǎo)電性的材料稱為具有超導(dǎo)電性的材料稱為超導(dǎo)體超導(dǎo)體. .電阻降為零的溫度稱為電阻降為零的溫度稱為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度或變溫度或臨界溫度臨界溫度。R/R04.004.104.204.304.400.00000.00050.00100.00150.0020T/K臨界溫度臨界溫度低溫下汞的電阻溫度關(guān)系低溫下汞的電阻溫度關(guān)系1.1.超導(dǎo)體超導(dǎo)體2. 2. 超導(dǎo)體的主要特性超導(dǎo)體的主要特性（1 1）零電阻）零電阻 若形成回路，一旦回路中有電流，該電流將無若形成回路，一旦回路中有電流，該電流將無衰減地持續(xù)下去

27、衰減地持續(xù)下去。 （2 2）臨界磁場與臨界電流）臨界磁場與臨界電流 材料的超導(dǎo)態(tài)被外加磁場破壞而材料的超導(dǎo)態(tài)被外加磁場破壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)所需的最小磁場強度稱為轉(zhuǎn)入正常態(tài)所需的最小磁場強度稱為臨界磁場臨界磁場。當(dāng)通過超導(dǎo)體。當(dāng)通過超導(dǎo)體的電流超過某一電流值時，超導(dǎo)態(tài)被破壞，此電流稱為的電流超過某一電流值時，超導(dǎo)態(tài)被破壞，此電流稱為臨界電臨界電流流。（3 3）邁斯納效應(yīng)）邁斯納效應(yīng)完全抗磁性完全抗磁性 樣品轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的過程中，無論先樣品轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的過程中，無論先降溫后加磁場，還是先加磁場后降溫，降溫后加磁場，還是先加磁場后降溫，超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強度總是為零超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強度總是為零（4 4）同

28、位素效應(yīng)）同位素效應(yīng) 同位素的質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)變溫度越低。同同位素的質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)變溫度越低。同位素效應(yīng)說明超導(dǎo)不僅與電子狀態(tài)有關(guān)，也與金屬的離子晶位素效應(yīng)說明超導(dǎo)不僅與電子狀態(tài)有關(guān)，也與金屬的離子晶格有關(guān)。格有關(guān)。第六節(jié)第六節(jié) 磁場的醫(yī)學(xué)應(yīng)用磁場的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究內(nèi)容研究內(nèi)容：生物機體自身或被誘發(fā)產(chǎn)生的磁場生物機體自身或被誘發(fā)產(chǎn)生的磁場診斷；診斷；磁場引起的生物效應(yīng)磁場引起的生物效應(yīng)治療。治療。 生物磁場產(chǎn)生的原因生物磁場產(chǎn)生的原因：細胞膜內(nèi)外的離子運動形成的生物電流產(chǎn)生的細胞膜內(nèi)外的離子運動形成的生物電流產(chǎn)生的磁場，稱為磁場，稱為變動磁場變動磁場；自然界含有鐵性成分及某些磁性物質(zhì)，經(jīng)呼吸自然界含有鐵

29、性成分及某些磁性物質(zhì)，經(jīng)呼吸道吸入或經(jīng)消化道食入體內(nèi)而形成的磁場，稱為道吸入或經(jīng)消化道食入體內(nèi)而形成的磁場，稱為定常磁場定常磁場；生物磁性材料在外磁場的作用下產(chǎn)生生物磁性材料在外磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)磁場感應(yīng)磁場 （如肝、脾產(chǎn)生的磁場）。（如肝、脾產(chǎn)生的磁場）。機體與外磁場的相互作用機體與外磁場的相互作用 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢：分子極化；帶電粒子遷移；：分子極化；帶電粒子遷移； 洛侖茲力洛侖茲力：帶電粒子改變原來的運動方向；：帶電粒子改變原來的運動方向； 磁化磁化：沿外磁場取向（沿外磁場取向（固有磁矩）。固有磁矩）。心磁場與心磁圖心磁場與心磁圖 (Magnetocardiogram)心肌的興奮心

30、肌的興奮心臟電場心臟電場體外（心）磁場。體外（心）磁場。在體外測定胸部周圍磁場變化，記錄下來就是心磁圖。在體外測定胸部周圍磁場變化，記錄下來就是心磁圖。心磁圖與心電圖一樣，用心磁圖與心電圖一樣，用P P波、波、QRSQRS波群、波群、T T波、和波、和S ST T段命名段命名心磁圖與心電圖心磁圖與心電圖比較：心磁圖是非比較：心磁圖是非接觸性的記錄法，接觸性的記錄法，SQUIDSQUID磁強計裝置體磁強計裝置體積大且價格昂貴。積大且價格昂貴。肺磁場肺磁場多數(shù)粉塵具有磁性多數(shù)粉塵具有磁性：肺內(nèi)積蓄的粉塵：肺內(nèi)積蓄的粉塵在外部強的恒磁場下將被磁化。在外部強的恒磁場下將被磁化。把外加恒磁場撤去，肺內(nèi)被磁化的粉把外加恒磁場撤去，肺內(nèi)被磁化的粉塵產(chǎn)生的附加磁場仍然存在，經(jīng)測定可塵產(chǎn)生的附加磁場仍然存在，經(jīng)測定可推測粉塵的量和分布情況。推測粉塵的量和分布情況。探測方法探測方法：用工頻消磁器使肺部污染的強磁性物用工頻消磁器使肺部污染的強磁性物質(zhì)去磁，諸點測量作第一張肺磁圖質(zhì)去磁，諸點測量作第一張肺磁圖施加一均勻磁場使污染物質(zhì)磁化，做施加一均勻磁場使污染物質(zhì)磁化，做第二張肺磁圖；第二張肺磁圖；兩張肺磁圖對應(yīng)點數(shù)據(jù)相減，得第三兩張肺磁圖對應(yīng)點數(shù)據(jù)相減，得第三張肺磁圖即為強磁性污染剩余場在肺中張肺磁圖即為強磁性污染剩余場在肺中的分布圖。的分布圖