磁介質(zhì)動(dòng)生電動(dòng)勢優(yōu)秀公開課

磁場中的磁介質(zhì)7-8-1物質(zhì)的磁性磁介質(zhì)對(duì)磁場的影響真空中有介質(zhì)時(shí)一.磁介質(zhì)的分類7-8磁介質(zhì)介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)類比電介質(zhì)中的電場傳導(dǎo)電流產(chǎn)生與介質(zhì)有關(guān)的電流產(chǎn)生>>在介質(zhì)均勻充滿磁場的情況下氧氣、空氣、鋁銅、汞、鉛鐵、鈷、鎳討論加外磁場（1）、（2）、稱為分子的抗磁效應(yīng)磁疇鐵磁質(zhì)抗磁質(zhì)無外場時(shí)加外場時(shí)顯抗磁質(zhì)7－8－3磁介質(zhì)的磁化磁化強(qiáng)度單位體積內(nèi)分子磁矩矢量和無外場時(shí)加外場時(shí)考慮順磁質(zhì)B01.磁化強(qiáng)度siB0sj磁化面電流lS圓柱體橫截面積S磁化面電流密度（單位長度上的電流）下面討論磁化強(qiáng)度的路徑積分7-8-4磁場強(qiáng)度HH的環(huán)路定理各向同性一.有介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理例在螺繞環(huán)上密繞線圈共400匝，環(huán)的平均周長是40cm，當(dāng)導(dǎo)線內(nèi)通有電流20A時(shí)，利用沖擊電流計(jì)測得環(huán)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度是1.0T，計(jì)算

(1)磁場強(qiáng)度;

(2)磁化強(qiáng)度;

(3)磁化率;

(4)磁化面電流和相對(duì)磁導(dǎo)率。解：=HNIl(1)400×200.4==2.0×104(A/m

)=BHm0M4p×10-7=1.02.0×104=7.76×105(A/m

)=7.76×1052.0×10438.8==jslIs=Ml=3.1×105(A

)7.76×105×0.4=Is=isN3.1×105400==775(A

)=39.8+=mr1cm(2)(3)(4)=HMcm磁介質(zhì)不充滿磁場的情形，如順磁質(zhì)。磁介質(zhì)內(nèi)BAB0二.有介質(zhì)時(shí)的磁場高斯定理

鐵磁質(zhì)是一種強(qiáng)磁質(zhì)，磁化后的附加磁感應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此用途廣泛。鐵、鈷、鎳以及許多合金都屬于鐵磁質(zhì)。7-8-5鐵磁質(zhì)3.有剩磁，即撤去H，B=Br0,有磁飽和及磁滯現(xiàn)象。4.存在居里點(diǎn)，即一個(gè)臨界溫度，在此溫度發(fā)生突變。在居里點(diǎn)以上，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。1.磁導(dǎo)率μ不是一個(gè)常量，它的值不僅決定于原線圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。B和H不是線性關(guān)系。2.有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時(shí)可以使磁場增強(qiáng)100--10000倍。鐵磁質(zhì)的特性：鐵磁質(zhì)鐵、鈷、鎳、鏑等物質(zhì)5.永久磁鐵吸引鐵磁質(zhì)。NSNS磁性材料：軟磁材料特點(diǎn)：磁導(dǎo)率大，矯頑力小，磁滯回線窄。應(yīng)用：硅鋼片，作變壓器的鐵芯。鐵氧體（非金屬）作高頻線圈的磁芯材料。矩磁材料：作計(jì)算機(jī)中的記憶元件。硬磁材料特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大，矯頑力大，磁滯回線寬。應(yīng)用：作永久磁鐵，永磁喇叭測量磁滯回線的實(shí)驗(yàn)裝置05101520磁強(qiáng)計(jì)A測量H測量B

的探頭（霍爾元件）電阻換向開關(guān)電流表螺繞環(huán)鐵環(huán)狹縫05101520磁強(qiáng)計(jì)ANR=2πHI從磁強(qiáng)計(jì)中可以測得B

根據(jù)電流的測量再由式可得到H

磁滯回線csrHB.......cHrBB..BHabcdefgosB鐵磁質(zhì)在外磁場中的磁化過程主要為疇壁的移動(dòng)和磁疇內(nèi)磁矩的轉(zhuǎn)向。自發(fā)磁化方向逐漸轉(zhuǎn)向外磁場方向（磁疇轉(zhuǎn)向），直到所有磁疇都沿外磁場方向整齊排列時(shí)，鐵磁質(zhì)就達(dá)到磁飽和狀態(tài)。鐵的居里點(diǎn)：T=1040K

鎳的居里點(diǎn)：T=631K第8章變化的電磁場8-1-2規(guī)律1.楞次定律-感應(yīng)電流的方向閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。2.法拉第電磁感應(yīng)定律-感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為以閉合回路為周界任意面積的通量法拉第電磁感應(yīng)定律SI單位下取考慮楞次定律則為閉合回路的電動(dòng)勢注意上式應(yīng)用要配以某些約定的或考慮楞次定律的約定首先任定回路的繞行方向當(dāng)磁力線方向與繞行方向成右螺時(shí)規(guī)定磁通量為正規(guī)定電動(dòng)勢方向與繞行方向一致時(shí)為正根據(jù)這一符號(hào)系統(tǒng)可以由楞次定律確定電動(dòng)勢ε的方向。dS右旋符號(hào)系統(tǒng)：繞行方向L和法線方向n構(gòu)成一個(gè)右旋符號(hào)系統(tǒng)。的方向：和L構(gòu)成右旋dS作為dS正方向。ε的符號(hào)：ε和L方向繞行一致為“＋”。Φ的符號(hào)：Ln090為“＋”。dS夾角小于B與符號(hào)的確定分四種情況討論：Φ＞01.，εi＜0

由定律得與故εiL方向相反。Φ＞02.，

由定律得ddt＞0Φddt＜0ΦΦLnεiΦLnεi繞行方向繞行方向故與L方向相同。iε＞i0εddtΦΦ＜0，＞0＜ddtΦΦ＜0，03.（同學(xué)自證）4.（同學(xué)自證）若有N匝導(dǎo)線εi=ddtΦN=ψddtΦ=ψN磁通鏈數(shù)感應(yīng)電流:dΦ=Ndt()感應(yīng)電量:εi=ψddt討論：↑ε快速轉(zhuǎn)動(dòng)：I↑→，t△↓但。兩種情況I~t圖面積相等，即q相等。慢速轉(zhuǎn)動(dòng)：t△↓但。ωBtIt↓0△t1△2↓快慢q只和有關(guān)，和電流變化無關(guān)，即和磁通量變化快慢無關(guān)。Φ△↑I↑→，ε例：螺線管共N=50匝，截面積S=0.01m2,處在均勻磁場中。若B在0.5s內(nèi)由0.25T線性降為0，求感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向。例：直導(dǎo)線通交流電置于磁導(dǎo)率為的介質(zhì)中求：與其共面的N匝矩形回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢解：設(shè)當(dāng)I0時(shí)，電流方向如圖已知其中I0和是大于零的常數(shù)設(shè)回路L方向如圖建坐標(biāo)系如圖在任意坐標(biāo)處取一面元交變的電動(dòng)勢普遍><0例在兩平行導(dǎo)線的平面內(nèi)，有一矩形線圈，如圖所示。如導(dǎo)線中電流I隨時(shí)間變化，試計(jì)算線圈中的感生電動(dòng)勢。1ILI2L2d1d已知：I,L1,L2,d1,d2。解：求：eiΦ1=Φ2ΦIπ2m0=+L1L2d1lnd1Iπ2m0+L1L2d2lnd2Iπ2m0=+L1L2d1lnd1+L2d2lnd2()Iπ2m0=+L1L2d1lnd1+L2d2d2()dΦ=dteidIdt()π2m0=+L1L2d1lnd1+L2d2d2()例一均勻磁場與矩形導(dǎo)體回路面法線單位矢量en間的夾角為θ=π/3（如圖），已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間線形增加，即B=kt(k>0),回路的AB邊長為l,以速度v向右運(yùn)動(dòng)，設(shè)t=0時(shí)，AB邊在x=0處，求：任意時(shí)刻回路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向。qABxnveB解：Btk=已知：π3=qABl=Φ.cos=tlk.tvqd=eΦdt2=costlkvq=tlkvqABxnveB[例]

OM、ON及MN為金屬導(dǎo)線，MN以速度v運(yùn)動(dòng)，并保持與上述兩導(dǎo)線接觸。磁場是均勻的，且：Bxktω=cos導(dǎo)體MN在時(shí)，0t=0x=εε()求：=t××××××××××××××××××××vθBxy0××××××××××MNduuεθdS=utgdu=ΦdBdS.=uktωcosutgθdu.du=ktgθu2tωcos13=ktgθx3tωcosdt=Φdωtωsinx3=13ktgθ()3x2dxdttωcos3=1ktgθωv3t3tωsinktgθv3t2tωcos動(dòng)生感生=ΦBdS.=x0duktgθu2tωcos××××××××××××××××××××θBxy0MNxε=13ktgθωv3t3tωsinktgθv3t2tωcos動(dòng)生感生ε=動(dòng)Blvktgθv3t2tωcos=eε=感tΦe=13ktgθωv3t3tωsin把感應(yīng)電動(dòng)勢分為兩種基本形式動(dòng)生電動(dòng)勢感生電動(dòng)勢下面從場的角度研究電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)對(duì)應(yīng)的場是電場它可使靜止電荷運(yùn)動(dòng)研究的問題是：動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電場？感生電動(dòng)勢的非靜電場？性質(zhì)？8-2動(dòng)生電動(dòng)勢1.中學(xué)：單位時(shí)間內(nèi)切割磁力線的條數(shù)由楞次定律定方向均勻磁場導(dǎo)線ab在磁場中運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢怎么計(jì)算？8-2-1典型裝置2.法拉第電磁感應(yīng)定律建坐標(biāo)如圖均勻磁場設(shè)回路L方向如圖負(fù)號(hào)說明電動(dòng)勢方向與所設(shè)方向相反8-2-2動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因非靜電力－－洛侖茲力>0v++++++++++++++B++++++fmef討論

v++++++++++++++B+ab8-2-3動(dòng)生電動(dòng)勢的計(jì)算方法一、方法二、注意：動(dòng)生電動(dòng)勢大小計(jì)算的同時(shí)要判斷電動(dòng)勢的符號(hào)（極性）！計(jì)算所得為回路電動(dòng)勢，電動(dòng)勢符號(hào)如何判斷？電動(dòng)勢符號(hào)判斷與方法一有何區(qū)別？求：動(dòng)生電動(dòng)勢。[例]有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。已知：v,B,R.方法一：作acbd回路，回路繞行方向如圖v+++++++++++++++++++R電動(dòng)勢極性v×Bθdθθ++vdlB++++++++++++++R方法二：電動(dòng)勢極性解一：[例]一金屬桿在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，已知：B，ω，L，求：動(dòng)生電動(dòng)勢。ω×O++++++++++++vB++++++++dllv×BOLω+++++++++++++++++vB+++++解二：ε=vμI02πl(wèi)naba+()avv×BbI例]一直導(dǎo)線CD在一無限長直電流磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢。πsin900cos1800dllI02v=μdldl=vlπI02μlld=abvI02πa+ldldlμ電動(dòng)勢方向？解二：略解一：解：建坐標(biāo)如圖在坐標(biāo)處取該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)半徑為>0方向從ab例在空間均勻的磁場中設(shè)導(dǎo)線ab繞Z軸以

勻速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線ab與Z軸夾角為求：導(dǎo)線ab中的電動(dòng)勢解一：建坐標(biāo)如圖在坐標(biāo)處取該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)半徑為>0方向從ab例