電流的磁場磁介質(zhì)

電流的磁場磁介質(zhì)第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一18-1畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用1820年:奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)電流元在P點激發(fā)微元磁感應(yīng)強度畢奧-薩伐爾定律電流元產(chǎn)生磁場的規(guī)律,與點電荷電場公式作用地位等價。第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一電流元產(chǎn)生的磁場電流L產(chǎn)生的磁場利用畢—薩定律，原則上可計算任意電流系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度。求解電流磁場分布基本思路：將電流視為電流元的集合電流元磁場公式磁場疊加原理電流磁場分布第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一一、直導(dǎo)線中電流激發(fā)的磁感應(yīng)強度18-1畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用已知：求：分布

解：在直電流(A1A2)上取電流元各電流元在P點產(chǎn)生的同向第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一統(tǒng)一變量：討論①無限長直電流②直導(dǎo)線及其延長線上點第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一注意利用右手定則來確定導(dǎo)線中電流所引起的磁感應(yīng)強度的方向。第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一二、圓弧形導(dǎo)線中電流的磁感應(yīng)強度在圓弧形電流上取電流元各電流元在C點產(chǎn)生的同向第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一討論載流的圓電流在圓心處的？第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一三、圓形線圈中電流在中心軸上的磁感應(yīng)強度i已知：求：中心軸上距離線圈平面為z的某點P處的

方向如圖解：在圓電流上取電流元各電流元在P點大小相等,方向不同。第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一各電流元在P點大小相等,方向不同。由對稱性：zyxids第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一討論(2)(1)圓心處磁場規(guī)定正法線方向與i指向成右旋關(guān)系電流所包圍的面積圓電流磁矩：圓電流軸線上磁場：第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一18-2平行載流長直導(dǎo)線間的相互作用導(dǎo)線a中的電流對導(dǎo)線b的力載有同方向電流的兩根平行導(dǎo)線相互吸引。導(dǎo)線a中的電流在導(dǎo)線b處的第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一思考電磁軌道炮的原理a)開始通入電流的軌道炮。電流迅速使導(dǎo)電熔體汽化。b)電流在軌道間產(chǎn)生磁感應(yīng)強度。對作為電流通路一部分的導(dǎo)電氣體作用一個力。氣體沿軌道推動射彈，將其發(fā)射。第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一18-3磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理一、磁場的高斯定理微元分析法(以平代曲，以不變代變)--通過磁場中某給定面的磁感應(yīng)線的總條數(shù)定義：通過任一面積的磁通量

第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一對封閉曲面，規(guī)定外法向為正進(jìn)入的磁感應(yīng)線穿出的磁感應(yīng)線穿過磁場中任意封閉曲面的磁通量為零：磁場是無源場磁感應(yīng)線閉合成環(huán)，無頭無尾不存在磁單極。磁場的高斯定理第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一推導(dǎo)：(可由畢－沙定律出發(fā)嚴(yán)格證明)

磁場的安培環(huán)路定理二、安培環(huán)路定理及其應(yīng)用第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一穩(wěn)恒磁場中，磁感應(yīng)強度沿任意閉合路徑L的線積分（環(huán)流）等于穿過閉合路徑的電流的代數(shù)和與真空磁導(dǎo)率的乘積。說明①成立條件：穩(wěn)恒電流的磁場②的環(huán)流：只與穿過環(huán)路的電流代數(shù)和有關(guān)與空間所有電流有關(guān)對和均有貢獻(xiàn)對上各點有貢獻(xiàn)穿過L的電流：不穿過L的電流：對無貢獻(xiàn)第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一電流i的正負(fù)規(guī)定：環(huán)路L的繞行方向與電流i方向服從右手法則時，電流取正；相反則電流取負(fù)。第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一(1)載流長直導(dǎo)線內(nèi)、外部的磁感應(yīng)強度

在平面內(nèi)，作以O(shè)為中心、半徑r的圓環(huán)L;L上各點等價：大小相等，方向沿切向。以L為安培環(huán)路，逆時針繞向為正。

對稱性分析：r第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一方向與I指向滿足右旋關(guān)系第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一方向與I指向滿足右旋關(guān)系無限長均勻載流直圓筒B–r曲線？思考第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一(2)螺線管的磁感應(yīng)強度無限長直載流螺線管:I,n已知,線密繞單位長度上的匝數(shù)模型：螺距為零，視為一系列平行圓電流緊密排列。，對鄰近場點第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一線密繞：1作矩形安培環(huán)路如圖，規(guī)定由安培環(huán)路定律：無限長直螺線管內(nèi)為均勻磁場解：第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一(3)螺繞環(huán)的磁感應(yīng)強度載流螺繞環(huán)：R1、R2、N、I對稱性分析：環(huán)上各方向:切向同心圓環(huán)相等點的集合以中心O,半徑r的圓環(huán)為安培環(huán)路第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一以中心O,半徑r的圓環(huán)為安培環(huán)路第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一18-4磁介質(zhì)的磁化物質(zhì)—原子，分子中均存在運動電荷磁場相互作用磁介質(zhì)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)（*）與電介質(zhì)類比磁化磁介質(zhì)對磁場的影響：原磁感應(yīng)強度附加磁感應(yīng)強度一、磁介質(zhì)的磁化第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一二、順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化機(jī)制物質(zhì)分子的電結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分子磁矩m分：可看作是一個等效的圓形分子電流所激發(fā)的。自旋磁矩m自；軌道磁矩m軌；第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一電介質(zhì)磁介質(zhì)分子模型分類電偶極子分子電流分子中所有電子、原子核固有磁矩的等效電流有極分子電介質(zhì)無極分子電介質(zhì)順磁質(zhì)無外磁場：順磁質(zhì)抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一外場中：磁化順磁質(zhì)(1)在外磁場中每個分子磁矩都受到一個使其轉(zhuǎn)向外磁場方向的磁力矩;(2)在外磁場作用下順磁質(zhì)中各個分子磁矩在一定程度上沿外磁場方向排列——產(chǎn)生與外磁場方向相同的附加磁場。第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一抗磁質(zhì)電子的進(jìn)動產(chǎn)生的附加磁矩與外磁場的方向相反——產(chǎn)生與外磁場方向相反的附加磁場。第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一18-5有磁介質(zhì)存在時的安培環(huán)路定理磁場強度磁場的安培環(huán)路定理回顧安培環(huán)路L所包圍的凈傳導(dǎo)電流有磁介質(zhì)存在時，磁場中有傳導(dǎo)電流、分子電流。如何將其消除？第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一特例：一無限長螺線管，線圈內(nèi)充滿均勻的順磁質(zhì)，通電流i。在磁介質(zhì)內(nèi)任一點都有大小相等、方向相反的兩個電流通過，產(chǎn)生的磁效應(yīng)相互抵消，剩下橫截面邊緣上的電流未被抵消——形成磁化面電流。第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一磁化面電流激發(fā)的磁場，與傳導(dǎo)電流激發(fā)的磁場同方向。螺線管中磁介質(zhì)內(nèi)的磁場：js：單位長度圓柱面上的磁化面電流；ni；單位長度螺線管線圈中的傳導(dǎo)電流。定義：相對磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一abcdl第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一令磁場強度有磁介質(zhì)存在時的安培環(huán)路定理。：單位安培每米，符號A·m-1第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一18-6鐵磁質(zhì)一、鐵磁質(zhì)的磁化特性測定鐵磁質(zhì)磁化規(guī)律的實驗：利用反向開關(guān)S使螺繞環(huán)中的電流i0反方向。在反向的過程中，在次級線圈中將產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢，并在其中引起瞬時的感應(yīng)電流。實驗時，不斷改變i0，測出相應(yīng)的和，就可確定磁介質(zhì)的磁化規(guī)律。內(nèi)部第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一BHo當(dāng)外磁場減小時，介質(zhì)中的磁場并不沿起始磁化曲線返回，而是滯后于外磁場變化，——磁滯現(xiàn)象S起始磁化曲線：OS當(dāng)外磁場為0時，介質(zhì)中的磁場并不為0，有一剩磁Br

;Br第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一BHoSBr使介質(zhì)內(nèi)部的磁場為0，所加反向磁場

Hc——矯頑力Hc磁化曲線形成一條磁滯回線。減小反向磁場，改變外磁場為正向磁場，不斷增加外場，介質(zhì)又達(dá)到正向磁飽和狀態(tài)。繼續(xù)增加反向磁場，介質(zhì)達(dá)到反向磁飽和狀態(tài)；第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一磁滯回線剩磁矯頑力回線內(nèi)面積正比于一次循環(huán)能量損耗Hc大---硬磁材料Hc小---軟磁材料第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一二、鐵磁材料軟磁材料磁滯回線細(xì)長，剩磁很小。軟鐵、坡莫合金、硒鋼片、鐵鋁合金、鐵鎳合金等。由于軟磁材料磁滯損耗小，適合用在交變磁場中，如變壓器鐵芯、繼電器、電動機(jī)轉(zhuǎn)子、定子都是用軟磁性材料制成。第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一硬磁性材料磁滯回線較粗胖，剩磁很大，這種材料充磁后不易退磁，適合做永久磁鐵。如碳鋼、鋁鎳鈷合金和鋁鋼等。可用在磁電式電表、永磁揚聲器、耳機(jī)以及雷達(dá)中的磁控管等。cHrB第四十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一非金屬氧化物----鐵氧體它是由Fe2O3和其他二價的金屬氧化物（如NiO，ZnO等粉末混合燒結(jié)而成?？勺鞔判杂洃浽?/p>

磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料，剩磁接近于磁飽合磁感應(yīng)強度，具有高磁導(dǎo)率、高電阻率。第四十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一三、磁疇鐵磁質(zhì)中由于原子的強烈作用，在鐵磁質(zhì)中形成磁場很強的小區(qū)域——磁疇。磁疇的體積約為10-12

——10-8m3，包含1017

——1021個原子。不同材料中磁疇線度不同（微米－毫米量級）可以用粉紋法、磁光法…觀測第四十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一未磁化時：各磁疇雜亂無章排列，整體對外不顯磁性。外加磁場：磁疇邊界慢慢移動，與外磁場順排的磁疇邊界擴(kuò)大，反之則縮小。第四十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一隨著外磁場增加，能夠提供轉(zhuǎn)向的磁疇越來越少，鐵磁質(zhì)中的磁場增加的速度變慢，最后，磁疇轉(zhuǎn)向全部完成，外磁場再增加，介質(zhì)內(nèi)的磁場也不會增加，鐵磁質(zhì)達(dá)到磁飽和狀態(tài)。由于磁化過程中磁疇轉(zhuǎn)向做功，在鐵磁質(zhì)充磁過程中伴隨著發(fā)聲、發(fā)熱。磁滯現(xiàn)象：撤去外場，疇壁很難完全恢復(fù)原狀，保存某些規(guī)則排列，保留部分磁性，即剩磁第四十五頁，共四十