2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(磁介质)铁磁质(共17张PPT)
合集下载
2020年高中物理竞赛辅导课件(电磁学基础篇)06介质的磁化(共15张PPT)
B 0
B´
三、抗磁质的磁化 抗磁质分子的固有磁矩为零。
即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁 矩的矢量和为零。
M
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
=
p m
B
在圆周运动中
F
=
dP dt
由于 F P ,
所以 F 只能改变 M 的方向
P 的方向而不能
改变 P 的大小。
e
F P 电子轨
道磁矩
Pm
角动量 增量方向
M . .Δ L
角
动
L
量 方
向
B0 外磁场
B <B0
附加磁 矩方向
ΔPm 角动量
增量方向
M 的方向
电子轨道 e
平面进动 方向
电子轨 道磁矩
Pm
M . .Δ L
角
动
L
量 方
向
B0 外磁场
无论电子轨道运动方向如何, 附加磁矩方向总是和外磁场方向相反。
附加磁 ΔPm
矩方向
M
进动 e
方向
L
电
Pm
子 轨
e
道
附加磁
运
矩方向
动 方
L
ΔPm 进动
向
M
方向
分子磁矩在磁场中
附加磁 矩方向
M
=
dL dt
ΔPm 角动量
增量方向
由于 M L ,
所以 M 只能改变 M 的方向
L 的方向而不能 电子轨道 e
改变
L
的大小。
平面进动 方向
电子轨道平面 电子轨
M . .Δ L
角
动
L
量 方
向
在磁场中作进动。 道磁矩 Pm
B´
三、抗磁质的磁化 抗磁质分子的固有磁矩为零。
即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁 矩的矢量和为零。
M
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
=
p m
B
在圆周运动中
F
=
dP dt
由于 F P ,
所以 F 只能改变 M 的方向
P 的方向而不能
改变 P 的大小。
e
F P 电子轨
道磁矩
Pm
角动量 增量方向
M . .Δ L
角
动
L
量 方
向
B0 外磁场
B <B0
附加磁 矩方向
ΔPm 角动量
增量方向
M 的方向
电子轨道 e
平面进动 方向
电子轨 道磁矩
Pm
M . .Δ L
角
动
L
量 方
向
B0 外磁场
无论电子轨道运动方向如何, 附加磁矩方向总是和外磁场方向相反。
附加磁 ΔPm
矩方向
M
进动 e
方向
L
电
Pm
子 轨
e
道
附加磁
运
矩方向
动 方
L
ΔPm 进动
向
M
方向
分子磁矩在磁场中
附加磁 矩方向
M
=
dL dt
ΔPm 角动量
增量方向
由于 M L ,
所以 M 只能改变 M 的方向
L 的方向而不能 电子轨道 e
改变
L
的大小。
平面进动 方向
电子轨道平面 电子轨
M . .Δ L
角
动
L
量 方
向
在磁场中作进动。 道磁矩 Pm
高二物理竞赛磁场中的磁介质PPT(课件)
§8-8 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度
一、磁化强度
反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。
磁化强度:单位体积内所有分子磁矩的矢量
和 m 加上附加磁矩的矢量和 m,称为磁化
强度,用 M表示:
M m m V
磁化强度的单位:A/ m
磁化强度:M m m V
注意:对顺磁质 对抗磁质
(3)磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映, (4)由实验,对各向同性均匀磁介质,有
磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映,并不伴随电荷的定向运动,不产生热效应;
并不伴随电荷的定向运动,不产生热效应。
三、磁化强度与磁化电流的联系 磁化面电流密度
设无限长直螺线管中充满均匀磁介质。设圆柱体长
为 L,截面积为 S,表面的磁化电流为 I S ,单位长度
质性质有关,是无单位的纯数。
m 0,顺磁质 m 0,抗磁质
(5)由
H
B
0
M 得
B0H0M
将 M代m入H上式得:
B0H0M0H0mH
01mH
令 1m r
则有
——适用于各
B0 rHH向同性磁介质
➢对真空、 导体,磁场 : 由 M 0 , 所 于 B 0 H ,以 m 0 ,r 1
0 电流 I 由中心导体流入,由外面圆筒流出。
顺磁质分子(类有极分子),每个分子的分子磁矩不为零,即分子磁矩
外磁场为零,磁化强度为零。
定义磁场强B度矢量 : H M
0
有介质存在时的安培环路定理为
LHdl I
磁场强度 H沿任一闭合回路的环流,等于闭
合回路所包围并穿过的传导电流的代数和,而在 形式上与磁介质中磁化电流无关。
2R1 抗磁质:分子磁矩为0。
人大附中高中物理竞赛辅导课件(力学)运动定律:角动量定理、角动量守恒(共17张ppt)
解:已知
r
a
costi
b
sin
tj
v
dr dt
a
sin
ti
b
costj
L
r
mv
mab cos2 tk mab sin 2 tk
mabk
力径矩r:与M力o力对•F某的点矢rMO量的积F力.r矩等F于力的作用点的矢
d
m
d r sin
注意:
12))大方小向:Mr
rF sin F 的方向
Fd
L
r
mv
L
r
mv
L rmv sin rmv mr 2
质点作直线运动
Z Y
O
r
mv d
X
L L mv或r s:inLmmvvddkˆ
例线在一直质角量坐为标m下的的质矢点径沿为着:一r条空a间co曲s线t运i动 ,b s该in曲tj
其中a、b、皆为常数,求该质点对原点的角动量。
(河南名校竞赛班讲义)
对上式积分:
Mdt
dL
L2
L1
t1
L1
角动量定理(积分形式)
作用在质点系的角冲量等于系统角动量的增量。
三、角动量守恒定 律
若 则:
MdL合外0力矩 L0
恒矢量
dt
角动量守恒定律:若对某一参考点, 系统(质点)所
受合外力矩恒为零时,则此质点系(质点)对该参考
点的角动量将保持不变。
注意:1、角动量守恒定律是宇宙中普遍成立的定律, 无论在宏观上还是微观领域中都成立。
j
M
O
L vZ0
X
mv (
v0ti
mgv 0 t
1
2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(稳恒磁场)习题课(共32张PPT)
x
Px
B 0I
2R
B 0 I • 0 I 2R 2 4R
3. 长直载流螺线管
B
0nI 0
内 外
4. 无限大载流导体薄板
B 0 nI 2
板上下两侧为均匀磁场
ba
.........
cd
5. 环型载流螺线管
B
0 NI 2r
内
0 外
R1、R2 R1 R2 N
n
2R1
B 0nI
例1. 一无限长直导线通有电流I,求通过矩形线框
B
0 4
qv r r3
dB 0 4
dqr
r2
0 2rdr 4r
0 dr
2
(方向垂直盘面向外)
R
o r dr
由于各细环在O处的磁感应强度方向相同,所以
B
dB 0
2
R
dr
0 R
0
2
0q 2R
(方向垂直盘面向外)
方法2:用圆电流公式计算.圆盘旋转时相当于不同
半径的圆电流的集合.如上所取细环对应的
2
a
例2.两根导线沿半径方向引到铁环上的A、
B两点,并在很远处与电源相连,求环中心的
磁感应强度.
3
解: O点的磁感应强度为1、
I
2、3、4、5段载流导线在 O点产生的磁感应强度的 矢量和.
I1 A
1
l1
O
R
l2
I2
2
5
BI
4
B0 B1 B2 B3 B4 B5
O点在3和4的延长线上,5离O
4
Idl
r
r3
B dB
B Bi
3)安培环路定理
高二物理竞赛磁场中的磁介质PPT(课件)
B 2 r (NI I ) L 0 r ——磁介质中的安培环路定理
设电流 I 从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。 根据 r的不同,磁介质分为三类:
0
s
顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方向一致,抗磁质则相反
设电流 I 从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。
磁介质表面出现磁化电流
B cd ' cd Bl ad ' Bl ad Bldd
A BIldd IB
电子受到磁场的洛伦兹力 不做功?动生电动势
速度选择器
2. 对载流线圈的功
Fcd
B
d (c)
线圈从1转到2时
A
2 1
Id B
I(2 1) I B
a(b) Fab
n
d
以上结果有普遍意义,即电流I 不变时
Is)
0r NI
令
0
r
——磁介质的磁导率
L
B
dl
NI
I
令 H B ——磁场强度
L D dS q0
L H dl I
传导电流
——磁介质中的安培环路定理
H单位:安培/米(A/m)
[例]半径为R1的无限长圆柱导体
(0),外有一半径为R2的无限
r
R1
R2
Байду номын сангаас
长同轴圆柱面,两者间充满相
对磁导率为r的均匀磁介质。 I I
[例]半径R、载流 I 的半圆形闭合线圈共有 N 匝,当均匀外磁场方向与线圈法向成60o角时,求(1)线圈的磁矩;
b
Il
c c'
(2)抗磁质: r<1, 即B<B0:如铜、氢等
移动到c’d’时 设电流 I 从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。
2020年高中物理竞赛辅导课件(电磁学基础篇)12磁场能量和位移电流(共17张PPT)
I
=
dq dt
=
d dt
s
2
D.
dS
=
dΦ e
dt
= s2
D t
.dS
上式的最左端是传导电流,若把最右端
电通量的时间变化率看作为一种电流,那么
电路就连续了。麦克斯韦把这种电流称为位
移电流。
I
d
=
dΦ e
dt
=
s
D t
.dS
=
sδ
d
.
dS
δd
=
D t
I
d
=
dΦ
dt
e
δd
=
D t
+q
Ic
+ +
+
+
+σ
dV = 2π r l dr
I
Wm
=V wmdV
=
V
12 μ
H
2dV
l
=
R2 R1
12 μ
(
I
2π r
)22π
r
l
dr
I
=
μ I 2l
4π
ln( R 2 ) R1
r dr
计算自感的另一种方法:
因为
Wm
=
1 2
L
I
2
所以
L
=
2Wm I2
麦克斯韦方程组 电磁场
位移电流
电流的连续性问题
R
包含有电阻、电感 I 线圈的电路是连续的。
流之和称为全电流。
2. 在电流非稳恒的电路中,安培环路定 律仍然正确。
3. 位移电流在产生磁场这一点上和传导
电流完全相同。并且
2020年高中物理竞赛辅导课件(电磁学)法拉第电磁感应定律(共16张PPT)
dS
右旋符号系统:
n 绕行方向L和法线方向 n
构成一个右旋符号系统。
L
dS 的方向:和绕行方向 L 构成右旋关系的 面元作为 dS 的正方向。
e 的符号:和L绕行方向一致的 e 为“+” 结束 返回
由电磁感应定律确定感应电动势的方向
ei =
dΦ
dt
分四种情况讨论:
1.若 Φ >0 ,ddΦt > 0
(Φ 1
Φ2 )
讨论:
q 只和 △Φ 有关,和电流变化无关,即和 磁通量变化快慢无关。
利用这个原理可以制成磁通计。
感应电量和磁通量变化快慢无关的说明
ω
Ii
快
线圈转 过900
q =
t 2
t1I i dt
=
1 R
(Φ 1
B
o Φ2 )
慢
△t2
t
△t1
快速转动:e
I
但△t
慢速转动:e
I
但△t
两种情况 I~t 图的面积相等,即电量 q 相等。
G
回路2
BATTERY
电池
回路1
当回路1中的电流变化时, 在回路2中出现感应电流。
G
回路2
BATTERY
电池
回路1
二、 法拉第电磁感应定律
ei
∝
dΦ
dt
在SI制中比例系数为1
ei =
dΦ
dt
感应电动势和B 矢量通量的变化率成正比 (而不是和H 矢量通量的变化率有关)
式中的“ ”号是楞次定律的数学表达。
ε 由定律得 i< 0 ε i 与L方向相反。
2.若 Φ >0 ,ddΦt < 0
ε 由定律得 i> 0 ε i 与L方向相同。
2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(物理竞赛中的数学知识)统计物理的基本概念(共16张PPT)
例如:粒子数
假想把箱子分成两相同体积的部 分,达到平衡时,两侧粒子有的 穿越界线,但两侧粒子数相同。
•平衡态是一种理想状态
状态方程 当系统处于平衡态时,三个状态参量存在一定的
函数关系: f ( p,V ,T ) 0 物态方程
(状态方程)理想气Fra bibliotek pV M RT p
M mol
M 气体质量
Mmol 气体的摩尔质量
表示方式
1
P1
2
P2
S
PS
S
Pi 0(i 1,2, S ) 有 Pi 1 i 1
2. 连续型随机变量 取值无限、连续
随机变量X的概率密度
( x) dP( x)
dx
变量取值在x—x+dx间 隔内的概率
概率密度等于随机变量取值在单位间隔内的概率。
( X )又称为概率分布函数(简称分布函数)。
设一容器,用隔板将其隔开当 隔板右移时,分子向右边扩散 在这过程中,各点密度、温度等均不相同,这就是 非平衡态。但随着时间的推移,各处的密度、压强 等都达到了均匀,无外界影响,状态保持不变,就 是平衡态。
说明: •平衡态是一种热动平衡 处在平衡态的大量分子仍在作热运动,而且因
为碰撞, 每个分子的速度经常在变,但是系统的宏 观量不随时间 改变。
i
Pi ( Ai )
i
N
1
几率归一化条件
(3) 二互斥事件的概率等于分事件概率之和
P( A B) P( A) P(B)
(4) 二相容事件的概率等于分事件概率之积
P( A, B) P( A)P(B)
2. 概率分布函数
随机变量 在一定条件下, 变量以确定的概率 取各种不相同的值。
2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(磁介质)介质中的磁场 磁场强度(共16张PPT)
H
B
0
M
B
0
mH
B 0(1 m )H 0r
介质的磁导率
令: r 1 m 称为相对磁导率
B H
磁介质中的
电介质中的
安培环路定理
高斯定理
Bdl
L
0
I0 0
Is
L
L
S
E
dS
1
0
S
(q
qi'
)
1
1
L B dl 0 I 0 L M dl
L
(
B
0
L
M)
dl
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
(含物理竞赛真题练习)
磁介质
介质中的磁场 磁场强度
一、磁介质中的Байду номын сангаас斯定理
sB
dS
0
B B0 B'
S
B
B
sBo dS 0
B dS 0
s
B dS s
(
s
Bo
B
)
dS
0
磁介质中的高斯定理
通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量为零
解:
H dl
L
H 2r
NI
NI
r
H
nI
2r
O
B H 0r H
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。(18山西初赛改编)
求:柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。
I
解: r R
LH dl H 2r I
r2 R2 I
r
B ldB l 4 r 3
2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(磁介质)磁介质 磁化强度(共15张PPT)
R
磁介质
I ••••••••••••••
R 锰、铬、氮气----
I ••••••••••••••
R 银、铜、氢….
I ••••••••••••••
R 铁、钴、镍及其合金
I
充有磁介质, 有三种情况
B B 1)B B0
此种磁介质称 为顺磁质
2)B B0 B 此种磁介质称
为抗磁质
3)此B种磁介B质0 称 B 为铁磁质
分子磁矩在外磁场中受到 磁力矩,使它向磁场方向 偏转,且按统计规律取向
pm ISnˆ
M
pm
B
pm
B
I
pm
I
pm
I
I
pm
轨道角动量与磁矩的关系:
pm
Ir 2
e
V
2r
r 2
pm
M L
L
M
pm
pm
L mVr
pm
e 2m
L
电子磁矩受到力矩
pm
M
pm
B0
B
B0
角动量定理
M
dL
dt
绕磁场进动附加一磁矩pm
外磁场场作用下产生 附加磁矩
pm
总与外磁场 方向反向
电子的附加磁矩总是削弱外磁场的作用。
B B0
抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。
四、磁化强度与磁化电流
定义:磁化强度
M
i
pmi
V
A • m1
I0 Is
Is——磁化电流
s——沿轴线单位长度上的磁化电流
(磁化面电流密度)
pm Is S s LS
B Bo B 附加磁场
根据 B 的大小和方向可将磁介质分为 三大类 (1)顺磁质 B B0 (3)铁磁质 B B0 (2)抗磁质 B B0
2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(电磁感应)全电流和全电流定律(共16张PPT)
cos
t
1 r
B2
0 H2
00 R2U0
2l
cos t
1 rR2U0源自2lc2cost 1 r
二、麦克斯韦方程组
静电场
稳恒磁场
D S
dS
qi
dV
V
LE dl 0
SB dS 0
H dl L
Ii
J dS
S
E涡
变
LE
dl
S
B t
dS
Id
LH
dl
S
J
D t
dS
麦克斯韦 在系统地总结了前人电磁学理论的基 础上,提出了涡旋电场和位移电流假说,这是他对 电磁理论最伟大的贡献。
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
(含物理竞赛真题练习)
电磁感应
全电流和全电流定律
在一般情况下,传导电流、运流电流和位移电流可 能同时通过某一截面,因此,麦克斯韦引入全电流.
全电流 通过某一截面的全电流是通过这一截面的 传导电流、运流电流和位移电流的代数和.
在任一时刻,电路中的全电流总是连续的.而且,在 非稳恒的电路中,安培环路定律仍然成立.
L1 H1 dl S J d dS J dr 2
H1
2r
0U 0
l
r 2
cos t
H1
0U0
2l
cos t
r
P
O
O
R
l
B1
0 H1
0 0U0
2l
cos t
r
U0
2lc2
cos t
r
rR
L2 H2 dl Id JdR2
P
2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(相对论力学)功和动能(共17张PPT)
权将电波传信息,只缘相见却真难。
-------相对论赋-----跨箭相期星际游,一别瞬息见三秋, 动境钟尺多疑难,因果规律乃存留; 质能守恒惊人数,时空相对尽眼收,
权将光波通信息,归来尚须苦作舟。
F
dr
c
2dm
EK
F dr
m
c 2dm
mc2 m0c2
L
m0
相对论动能 EK mc 2 m0c2
讨论 EK mc2 m0c2 1) 合理否?u c
2) 与经典动能形式完全不同
若电子速度为 u 4 c 5
EK m0c2(
1 1 u2
1) c2
2 3
m0 c 2
EK
1 2
质量亏损 EK1 m01c2 EK 2 m02c2
EK 2 EK1 (m01 m02)c2
EK m0c2
重要的实际应用 例 太阳由于热核反应而辐射能量 质量亏损
I 1.4103W / m2
P 4rS2I 4.01026W
E 4.01026 J / s t
S
rSE
E
m t
E c 2 t
将 mk m m0 Ek c2 称为动质量
说明: 1)静止能量实际上是物体的总内能 ---分子的动能、势能、原子的电磁能、质子中 子的结合能等。静止能量是相当可观的。
2)质能相互依存,且同增减
E mc2 相对论质量是能量的量度
物质具有质量,必然同时具有相应的能量;如 果质量发生变化,则能量也伴随发生相应的变化, 反之,如果物体的能量发生变化,那么它的质量一 定会发生相应的变化。
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
(含物理竞赛真题练习)
近代物理学(相对论力学)
-------相对论赋-----跨箭相期星际游,一别瞬息见三秋, 动境钟尺多疑难,因果规律乃存留; 质能守恒惊人数,时空相对尽眼收,
权将光波通信息,归来尚须苦作舟。
F
dr
c
2dm
EK
F dr
m
c 2dm
mc2 m0c2
L
m0
相对论动能 EK mc 2 m0c2
讨论 EK mc2 m0c2 1) 合理否?u c
2) 与经典动能形式完全不同
若电子速度为 u 4 c 5
EK m0c2(
1 1 u2
1) c2
2 3
m0 c 2
EK
1 2
质量亏损 EK1 m01c2 EK 2 m02c2
EK 2 EK1 (m01 m02)c2
EK m0c2
重要的实际应用 例 太阳由于热核反应而辐射能量 质量亏损
I 1.4103W / m2
P 4rS2I 4.01026W
E 4.01026 J / s t
S
rSE
E
m t
E c 2 t
将 mk m m0 Ek c2 称为动质量
说明: 1)静止能量实际上是物体的总内能 ---分子的动能、势能、原子的电磁能、质子中 子的结合能等。静止能量是相当可观的。
2)质能相互依存,且同增减
E mc2 相对论质量是能量的量度
物质具有质量,必然同时具有相应的能量;如 果质量发生变化,则能量也伴随发生相应的变化, 反之,如果物体的能量发生变化,那么它的质量一 定会发生相应的变化。
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
(含物理竞赛真题练习)
近代物理学(相对论力学)
高中物理竞赛培训电磁学部分课件
电容器的充放电过程
当电容器与电源相连时,电荷会从电源流入电容 器,使电容器两极板间形成电场,电容器的电压 会逐渐升高;当电容器与电源断开时,电荷会从 电容器流出,形成电流。
电容器在电路中的作用
在电路中,电容器可以起到滤波、耦合、旁路、 储能等作用。
电容器的应用实例
在电子设备中,电容器被广泛应用于信号处理、 电源滤波、旁路、谐振等场合。
详细描述
环路定理是由英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的。该定理表明,磁场沿闭合回路的线积分等于穿过该 回路所围区域的电流总量。这个定理在电磁学中有着广泛的应用,可以用来解决各种与磁场和电流相关的问题。
欧姆定律与基尔霍夫定律
总结词
欧姆定律和基尔霍夫定律是电路分析中的基本定律,它们描述了电路中电流、电压和电阻之间的关系。
VS
详细描述
库仑扭秤实验是电磁学中一个非常著名的 实验,通过这个实验,科学家们验证了库 仑定律,即两个点电荷之间的作用力与它 们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的 距离的平方成反比。这个实验对于理解电 磁学中的基本概念和规律非常重要。
法拉第电磁感应实验
总结词
法拉第电磁感应实验揭示了磁场与电场之间的相互作用关系, 是电磁学中的一个里程碑实验。
详细描述
法拉第电磁感应实验是电磁学发展史上的一个重要实验。通 过这个实验,科学家们证明了变化的磁场可以产生电场,从 而揭示了磁场与电场之间的相互作用关系。这个实验对于现 代电磁技术的发展和应用具有重要意义。
霍尔效应实验
总结词
霍尔效应实验揭示了磁场对电流的影响,对 于现代电子技术和磁学研究具有重要意义。
法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小与磁通量变 化率成正比。
麦克斯韦方程组
当电容器与电源相连时,电荷会从电源流入电容 器,使电容器两极板间形成电场,电容器的电压 会逐渐升高;当电容器与电源断开时,电荷会从 电容器流出,形成电流。
电容器在电路中的作用
在电路中,电容器可以起到滤波、耦合、旁路、 储能等作用。
电容器的应用实例
在电子设备中,电容器被广泛应用于信号处理、 电源滤波、旁路、谐振等场合。
详细描述
环路定理是由英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的。该定理表明,磁场沿闭合回路的线积分等于穿过该 回路所围区域的电流总量。这个定理在电磁学中有着广泛的应用,可以用来解决各种与磁场和电流相关的问题。
欧姆定律与基尔霍夫定律
总结词
欧姆定律和基尔霍夫定律是电路分析中的基本定律,它们描述了电路中电流、电压和电阻之间的关系。
VS
详细描述
库仑扭秤实验是电磁学中一个非常著名的 实验,通过这个实验,科学家们验证了库 仑定律,即两个点电荷之间的作用力与它 们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的 距离的平方成反比。这个实验对于理解电 磁学中的基本概念和规律非常重要。
法拉第电磁感应实验
总结词
法拉第电磁感应实验揭示了磁场与电场之间的相互作用关系, 是电磁学中的一个里程碑实验。
详细描述
法拉第电磁感应实验是电磁学发展史上的一个重要实验。通 过这个实验,科学家们证明了变化的磁场可以产生电场,从 而揭示了磁场与电场之间的相互作用关系。这个实验对于现 代电磁技术的发展和应用具有重要意义。
霍尔效应实验
总结词
霍尔效应实验揭示了磁场对电流的影响,对 于现代电子技术和磁学研究具有重要意义。
法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小与磁通量变 化率成正比。
麦克斯韦方程组
高二物理竞赛铁磁质课件
B
Br 也大, 一般为103-104 G。
B
特点:磁滞回线“胖”,
Hc H
磁滞损耗大, 适合制作永久磁铁、
碳钢、钨钢
磁芯(记忆元件)等。
11
“矩磁材料”
B Br
-Hc
Hc H
可作记忆元件
-Br Br “0”“1”
-Br
12
② 软磁材料(soft magnetic material )
H 小(<10 A/m),一般约H 为1A/m 。 一个磁畴中约有1012~1015个原子。
磁滞回线“瘦”,
2
一般Hc 为104-106A/m,
c
c
易磁化方向由晶体结构决定。
磁滞回线“瘦”, Ni :Tc = 357℃
B
Ni :Tc = 357℃
特点:
当温度高到某一特定温度值时,铁磁材料的所有特性消失而成为顺磁质 ,这一临界温度叫作居里点。
B Br
大 适于制作交流电磁铁、变压器铁芯等。
矛盾因素协调平衡,才使铁磁体整m体能量最低。
14
4 . 磁致伸缩
B变 M磁畴方向改变 晶格间距改变
铁磁体长度和体积改变— 磁致伸缩。
长度相对改变约10-5量级,某些材料在低
温下可达10 -1;
磁致伸缩有一定固有频率, 当外磁场变
化频率和固有频率一致时,发生共振,
可用于制作激振器、超声波发生器等。
r2 b2
I
c2 c2
r2 b2
0
(对电缆外)
(对L1 )
根据 H dl I 0 有
3
H Ii
2r
Ir
2a 2
I
2r
(圆柱体内) (圆柱体与管之间)
高二物理竞赛第11章磁场中的磁介质PPT(课件)
第磁十畴一 的章体将积磁约场为与中1的0-介磁12介m质质3 。发生相互作用,我们把磁场中的介质称为 磁介质。磁介质在外加磁场作用下自身产生附加磁 积分遍及磁场不为零的空间。
抗磁质: μr <1 如金属金、银、铜等。
场的过程称为磁化。 对非均匀磁场,磁场能量为:
无外场Bo时,分子的磁矩排列杂乱无章,介质内分子磁矩的矢量和 m= m=0 有外场Bo时,分子磁矩转到与外磁场方向一致,分子磁矩的矢量和 m= m≠0 解:(1)导线内的磁场分布 抗磁质: μr <1 如金属金、银、铜等。
B 0H
0 Ir 2 R12
I
(2)磁介质内的磁场分布
l H dl I I
H I
2 r
B
0r H
0r I 2 r
(3)磁介质外的磁场分布 H dl I 0 l
I
B0
磁介质中的安培环路定理 电介质中的高斯定理ຫໍສະໝຸດ B dlL0
I0 0
i'
L
L
1
E dS
S
0
2. 抗磁质的磁化机理——抗磁性
B
在无外磁场时,抗磁质中 分子固有磁矩为零:m=0, 物质不显磁性。
i
v
e
有外场时,电子的轨道角动量会绕着磁场方向旋进, 形成一个电的环流,但电子带负电,这就相当于一个与 原磁场方向反向的正的环流,产生的磁矩指向磁场的 相反方向.
三、磁介质中的安培环路定理
有磁介质时,安培环路定理是:
分子磁矩——分子所有电子的轨道磁矩与 过圆柱体内的点作半径为r的共轴圆环,并以顺时针方向为正方向,有:
即:磁场强度沿任意闭合路径的线积分(环流),等于穿过以该回路为边界的传导电流的代数和。
抗磁质: μr <1 如金属金、银、铜等。
场的过程称为磁化。 对非均匀磁场,磁场能量为:
无外场Bo时,分子的磁矩排列杂乱无章,介质内分子磁矩的矢量和 m= m=0 有外场Bo时,分子磁矩转到与外磁场方向一致,分子磁矩的矢量和 m= m≠0 解:(1)导线内的磁场分布 抗磁质: μr <1 如金属金、银、铜等。
B 0H
0 Ir 2 R12
I
(2)磁介质内的磁场分布
l H dl I I
H I
2 r
B
0r H
0r I 2 r
(3)磁介质外的磁场分布 H dl I 0 l
I
B0
磁介质中的安培环路定理 电介质中的高斯定理ຫໍສະໝຸດ B dlL0
I0 0
i'
L
L
1
E dS
S
0
2. 抗磁质的磁化机理——抗磁性
B
在无外磁场时,抗磁质中 分子固有磁矩为零:m=0, 物质不显磁性。
i
v
e
有外场时,电子的轨道角动量会绕着磁场方向旋进, 形成一个电的环流,但电子带负电,这就相当于一个与 原磁场方向反向的正的环流,产生的磁矩指向磁场的 相反方向.
三、磁介质中的安培环路定理
有磁介质时,安培环路定理是:
分子磁矩——分子所有电子的轨道磁矩与 过圆柱体内的点作半径为r的共轴圆环,并以顺时针方向为正方向,有:
即:磁场强度沿任意闭合路径的线积分(环流),等于穿过以该回路为边界的传导电流的代数和。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
当再加外磁场时, M不再增加,磁化达到饱和。
(3) 畴壁的外移及磁畴磁矩的取向是不可逆的, 当外磁场减弱或消失时磁畴不按原来变化规律逆着 退回原状。这解释了磁滞的原因。
(4)既然磁畴起因于电子自旋磁矩的自发有序排 列,而热运动是有序排列的破坏者,因而当温度高 于某一临界时,磁畴就不复存在,铁磁质就变为普 通顺磁质。这一临界温度叫居里点。
感应强度大,矫顽力(Hc)小,磁滞回线的面积窄而
长,损耗小(HdB面积小)。
还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件 的磁芯、磁棒。
(2)硬磁材料——作永久磁铁
B
钨钢,碳钢,铝镍钴合金
HC
矫顽力(Hc)大(>102A/m),剩磁Br大
磁滞回线的面积大,损耗大。
HC H
还用于磁电式电表中的永磁铁。 耳机中的永久磁铁,永磁扬声器。
2. 有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
4. 温度超过居里点时,铁磁质转变为顺磁质。
三 铁磁质的应用 (1)软磁材料
B Hc
Hc H
软磁材料作变压器的。
纯铁,硅钢坡莫合金(Fe,Ni),铁氧体等。
r大,易磁化、易退磁(起始磁化率大)。饱和磁
B
(3)矩磁材料——作存储元件
HC HC H
锰镁铁氧体,锂锰铁氧体
Br=BS ,Hc不大,磁滞回线是矩形。 用于记忆元件,当+脉冲产生H>HC使磁芯呈+B态, 则–脉冲产生H< – HC使磁芯呈– B态,可做为二进制 的两个态。
B
Bs
.ac
Br .
b
.2
c . . .1 .Hc
Bs
Hc o
Hs H
磁滞现象:B 滞后于 H 的变化
d.
e . Br
Bs
饱和磁感应强度 剩磁
B
BS .
Br
.
b
矫顽.力
HS
HC.
.f
c O HC
e . Br
d
BS
a
初始磁 化曲线
.H
HS
磁滞回线
磁滞回线--不可逆过程 B的变化落后于H,从而具有剩磁,
NI
2R
磁强计测量B,如用感应电动势测量 或用小线圈在缝口处测量;
由
r
B
oH
得出 r
~ H曲线
铁磁质的 r不一定是个常数,
它是 H 的函数
B,r
0 5 10 15 20
磁强计
B~H
r ~ H H
2、磁滞回线
铁磁质的磁化规律 磁 滞 回 线
Bs 饱和磁感应强度 Br 剩余磁感应强度 Hc 矫顽力
初始磁化曲线
B
Br
BS
即磁滞效应。每个H对应不同的B Hc
与磁化的历史有关。
Hc H
在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。
二、铁磁质内的磁畴结构 (1)根据现代理论,铁磁质相邻原子的电子之
间存在很强的“交换耦合作用”,使得在无外磁场 作用时,电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排 列,形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。
这些区域称为“磁畴”
多晶磁畴结构 示意图
(2)在外磁场作用下,磁畴发生变化。分两步:
A 外磁场较弱时,凡磁矩方向与外磁场相同或 相近的磁畴都要扩大(畴壁向外移动)。
B 外磁场较强时,每个磁畴的磁矩方向都程度 不同地向外磁场方向靠拢(即取向)。 外磁场 越强,取向作用也越强。
此上两种变化都导致单位物理小体积内磁矩矢量 和(即磁化强度M从零逐渐增大,其方向与外场 相同。外磁场越强, M也越强,043K。
把一块有剩磁的铁磁质加热至居里点以上再冷却, 其剩磁会完全消失。
三种磁介质起因的比较
顺磁性 来自分子的固有磁矩。
抗磁性 铁磁性
起因于电子的轨道运动在外磁场作 用的变化。
起因于电子自旋磁矩的自发有序排列。
铁磁质的特性
1. 磁导率μ不是一个常量,它的值不仅决定于原线 圈中的电流,还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和H 不是线性关系。
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
(含物理竞赛真题练习)
磁介质
铁磁质
一 铁磁质的磁化规律
电流表
A
测量H
换 向 开 关
电阻
测量磁滞回线的实验装置
测量B 的探头 螺绕环 (霍尔元件)
铁环 狭缝
0 5 10 15 20
磁强计
A
1、磁化曲线
原理: 励磁电流 I;
用安培定理得H H