大学物理Chap6-4.

运动电荷或电流1运动电荷或电流2磁场复习与回顾一、真空中的稳恒磁场0024IdlrdBr电流元产生的磁场运动电荷产生的磁场毕奥-萨伐尔定律1.运动电荷或电流产生磁场高斯定理环路定理0SdBiiIldB0isqSdE010ldE磁力线闭合磁场是无源场磁场是非保守场电场线起于＋止于－静电场是有源场电场是保守场2.磁场的性质磁场对运动电荷施力对载流导线施力（或力矩）【电动机的原理】3.磁场对运动电荷或电流的作用力——洛仑兹力——安培力BvqFBlIdFd＝mMPB21mmmIdAMrF21AMd闭合电流在磁场中受力矩而发生转动，转动趋向于使磁矩方向平行于磁场方向。二、稳恒磁场中的物质闭合电流在磁场中受力矩而发生转动，转动趋向于使磁矩方向平行于磁场方向。一、磁介质6-8磁介质磁化强度磁介质——能与磁场产生相互作用的物质磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化分子电流和分子磁矩在物质的分子中电子绕原子核作轨道运动——轨道磁矩；电子有自旋——自旋磁矩。分子内所有电子的全部磁矩的矢量和，称为分子的固有磁矩——分子磁矩。分子磁矩可以用一个等效的圆电流来表示。Im无外磁场：分子的无规则热运动分子磁矩取向混乱物质并不显磁性——未磁化状态加外磁场：•分子磁矩受外磁场的作用•分子磁矩沿外磁场方向排列•产生附加的磁场——被磁化BBBBo介质中的合磁感强度外场的磁感强度附加磁场的磁感强度表面出现磁化电流（束缚电流）I0I附加磁场BBBo介质中的合磁感强度传导电流的磁感强度磁化电流的磁感强度（1）顺磁质（3）铁磁质（2）抗磁质（4）超导体B根据的大小和方向可将磁介质分为四大类0BB0BB0BB0BB'的方向，随磁介质的不同而不同。0BB与同向，0BB与反向，0BB与同向，0',BB显著地增强磁场，当外磁场移走后，仍可保留极强的磁性。理想的抗磁体顺磁质的磁化机理——来自分子的固有磁矩定义:单位体积内分子磁矩的矢量和1mAVpjmi二、磁化强度(描述磁介质磁化的程度)VpPi极化强度：单位体积内分子电偶极矩的矢量和说明：•磁化强度是描述磁介质的宏观量•顺磁质j与B0同向，所以B'与B0同方向•抗磁质反向，所以反方向6-9磁场强度磁介质中的安培环路定理1、磁化强度与磁化电流的关系ij磁化电流线密度磁化强度取如图所示的积分环路abcda:0()iiLBdlIIabjIi2、磁介质中的安培环路定理LLiiIIldB)(0ldjIldBLiL00iLIldjB)(0LiLIldjjBH0定义磁场强度LLIldH0在稳恒磁场中，磁场强度矢量H沿任一闭合路径的线积分（即环流）等于包围在环路内各传导电流的代数和。说明•磁场强度H是一个辅助物理量。•单位：A·m-1•的环流只与穿过闭合回路的传导电流有关，而与磁化电流无关。•磁感强度B是描述磁场的物理量，反映磁场本身的性质；•磁场强度H是在研究磁介质、推导有磁介质的安培环路定理时引入的辅助物理量，无物理意义。3磁感强度、磁化强度和磁场强度的关系HjmjBH0HB介质的磁导率介质的磁化率—mHBm0H)(Bm10r0r相对磁导率HBj电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理SiSqqSdE)('01iLiIIldB00ldjIldBLL00LiLIldjB)(0jBH0iLIldHSSSSdPqSdE0011SSqSdPE)(0PED0iSqSdD0DE称为相对介电常数r之间的关系EDP、、EPe0Hjm之间的关系jHB,,jBH0PED0BHr称为相对磁导率BE场的描述物质的磁化(极化)程度jP辅助量HD材料的参数磁化的机理分子电矩转向外电场分子磁矩转向外磁场例1一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导率为μr的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。单位长度上的导线匝数为n。求：环内的磁场强度和磁感强度rHldHL2NIrNIH2nI0rBHnIrO解：对比真空中00BHnI0rBB常见物质的相对磁导率0BBr磁导率——描述不同磁介质磁化后对原磁场的影响顺磁质：χm0，μr1，BB0抗磁质：χm0，μr1，BB0铁磁质：χm0，μr1，BB0介质磁化率χm真空0水−8.0×10−6铜−6.4×10−6铝2.22×10−5铂2.65×10−4镍100钢700μ合金20000顺磁质抗磁质铁磁质例2一无限长载流圆柱体，通有电流I，设电流I均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感强度。解：IR0IrHRrrHldHL20I22rIR22RIrH22RIrB在分界面上H连续,B不连续，那是因为磁场强度的环流与磁介质无关。RrIrH2rIH2rIB20IR0HrHRrRI2OBRrRI2ORI20习题：27迈斯纳效应中的超导体，可以获得完全免费的浮力，因而具有极大工业潜力。抗磁质的磁化机理——（不讲）铁磁质的磁化机理——来自磁畴的磁矩顺磁质的磁化机理——来自分子的固有磁矩1.磁化曲线BHHB剩磁2.微观解释——磁畴2.微观解释——磁畴磁畴的线度约10-4m无外磁场：磁畴磁矩取向混乱物质并不显磁性——未磁化状态加外磁场：磁畴磁矩转向外磁场方向产生附加磁场——被磁化撤去外磁场：磁畴磁矩不能恢复原状有剩余磁场——剩磁剩磁强烈的震动、高温，会导致磁畴瓦解变成顺磁质。存折也要远离强磁场。天然磁石是如何形成的呢？剩磁有“记忆”功能！——磁存储的基本原理磁存储光存储闪存相变存储磁畴的线度约10-4m激光灼烧的坑约10-7m纳米级IBM等三家公司科学家称相变存储取得重大突破时间安排：要抓紧时间复习啦！安培力做功磁介质、磁化Chap5习题课交Chap6习题学生讲专题Chap7-1Chap7-2Chap7-3Chap6习题课学生讲专题答疑