哈工大大学物理第11章磁介质(大物2)

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大学物理——11.7磁介质

L
d

L
B dl μ0 NI I s
r
其中：
B B0 B
在理想磁介质中，有对称性可知半径r的圆周上B大小相等方向沿圆周切线，得:
B 2πr μ0 NI I s
另外一方面有：可得：
B0 2πr μ0 NI
即： NI I s μr NI
顺磁质的磁化因为分子固有磁矩Pm>> 附加磁矩△ Pm （相差两个数量级）,ΔPm可以忽略不计,所以,此时的磁化主要是外磁场B0使Pm转向效应。
即分子磁矩受到一个磁力矩： M Pm B0
pm
B0
pm
B0
三、磁介质中的安培环路定理 1.磁化（束缚）电流以长直螺线管为例：
B NI I s μr B0 NI
代入磁介质中的安培环路定理可得：
B dl μ0 μr NI
L
令：
μ μ0 μr
磁介质中的安培环路定理

L
B dl μ0 μr I

L
B dl I μ
定义磁场强度：单位：A/m
B H μr μ0
处，磁感应强度B不连续.
四、铁磁质
铁磁质具有高磁导率、非线性（不是常数）；存在“磁滞现象”；存在居里温度等三个显著特征。
1）r>>1（即B>>B0）且r不是常数：而是H（亦即电流I）的函数，即r=r H) =r [H(I)]。因此，这时B与H间无简单线性关系。 2）存在“磁滞现象”(如:在外场撤除后有剩磁)： 3）居里温度：对应于每一种铁磁物质都有一个临界温度（居里点），超过这个温度，铁磁物质就变成了顺磁物质。如铁的居里温度为1034K。

大学物理磁介质

减弱原场
如锌、铜、水银、铅等
顺磁质增强原场如锰、铬、铂、氧等顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。
弱磁性物质
铁磁质
r 1
(10 ~ 10 )
2
4
通常不是常数
——强磁性物质
具有显著的增强原磁场的性质
二. 磁化机理
1. 安培分子环流的概念和方法
e 原子中电子的轨道磁矩 P L l 2m e 电子的自旋磁矩 Ps S m
I
r
L l

R2
dr
五.铁磁质
主要特征在外场中，铁磁质可使原磁场大大增强。撤去外磁场后，铁磁质仍能保留部分磁性。
1. 磁畴 —— 磁化微观机理铁磁质中自发磁化的小区域叫磁畴，磁畴中电子的自旋磁矩整齐排列。
无 B0 —— 整个铁磁质的总磁矩为零磁化方向与 B0 同向的磁畴扩大有 B0 磁化方向转向 B0 的方向
物质的磁性
一. 磁介质及其分类
1. 磁介质—— 任何实物都是磁介质
电介质放入外场 E0 磁介质放入外场 B0
E E0 E '
E E0
B B0 r —— 相对磁导率
反映磁介质对原场的影响程度
r
2. 磁介质的分类抗磁质
r 1
r 1
B B0 B B0
B0
Pm
f

Pm (Pm )
e r f Pm v
o
电子轨道半径不变
Pm
当外场方向与原子磁矩反方向时
o
B0
f

Pm (Pm )
Pm f r

大学物理第十一章习题解答

第十一章：恒定电流的磁场习题解答1．题号：40941001分值：10分如下图所示，是一段通有电流I 的圆弧形导线，它的半径为R ，对圆心的张角为θ。

求该圆弧形电流所激发的在圆心O 处的磁感强度。

解答及评分标准：在圆弧形电流中取一电流元l Id （1分），则该电流元l Id 在圆心处的磁感强度为：θπμπμd R I RIdl dB 490sin 40020==（2分）其中θRd dl =则整段电流在圆心处的磁感强度为：θπμθπμθRI d R I dB B 44000===⎰⎰（2分）2．题号：40941002分值：10分一无限长的载流导线中部被弯成圆弧形，如图所示，圆弧形半径为cm R 3=，导线中的电流为A I 2=。

求圆弧形中心O 点的磁感应强度。

解答及评分标准：两根半无限长直电流在O 点的磁感应强度方向同为垂直图面向外，大小相等，以垂直图面向里为正向，叠加后得RI R I B πμπμ242001-=∙-= （3分）圆弧形导线在O 点产生的磁感应强度方向垂直图面向里，大小为RI R I B 83432002μμ==（3分）二者叠加后得 T RI R I B B B 500121081.1283-⨯=-=+=πμμ （3分）方向垂直图面向里。

（1分）3．题号：40941003分值：10分难度系数等级：1一段导线先弯成图（a ）所示形状，然后将同样长的导线再弯成图（b ）所示形状。

在导线通以电流I 后，求两个图形中P 点的磁感应强度之比。

（a ）（b ）解答及评分标准：图中（a ）可分解为5段电流。

处于同一直线的两段电流对P 点的磁感应强度为零，其他三段在P 点的磁感应强度方向相同。

长为l 的两段在P 点的磁感应强度为 lI B πμ4201= （2分）长为2l 的一段在P 点的磁感应强度为 l I B πμ4202=（2分）所以lI B B B πμ22012=+= （2分）图（b ）中可分解为3段电流。

大学物理—磁场中的磁介质

C B~H S B
随 H 的增大， B 先缓慢增大 (OA 段)，然后迅速增大(AB段)，过B点
A
过后，B又缓慢增大(BC段)。
O
r ~H
H
从S开始，B几乎不随H的增大而增大，介质的磁化达到饱和。与S对应的HS称饱和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。
根据 r B/，(0 可H以) 求出不同H值对应的r值，由
c
程，经历一次磁化过程损耗的
-Hc O Hc
H
能量与磁滞回线包围的面积成
正比。
d e -Br
铁磁体在交变磁化磁场的作用下，它的形状随之改变，叫做磁致伸缩效应。
3. 磁畴
在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子的自旋磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域称为磁畴。
H
d e -Br
Hc为铁磁质的矫顽力。
当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱
和。反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。不断
地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线为一闭合曲
线—磁滞回线。
磁滞回线
B的变化总落后于H的变化，
B
称磁滞现象。在反复磁化过程中能量的损
b Br a f
失叫做磁滞损耗。缓慢磁化过
(4)具有临界温度Tc。在Tc以上，铁磁性完全消失而成为顺磁质，Tc称为居里温度或居里点。不同的铁磁质有不同的居里温度Tc。纯铁：770ºC，纯镍：358ºC。
1.磁介质
把未磁化的均匀铁磁质充满一螺绕环，如图：
A
接
K
磁通
计
1
2

物理第十一章知识点大全

物理第十一章知识点大全学会整合知识点。

把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。

接下来在这里给大家分享一些关于物理第十一章知识点，供大家学习和参考，希望对大家有所帮助。

物理第十一章知识点篇一一、磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度B和平面面积S的乘积叫磁通量;1、计算式：φ=BS(B⊥S)2、推论：B不垂直S时，φ=BSsinθ3、磁通量的国际单位：韦伯，wb;4、磁通量与穿过闭合回路的磁感线条数成正比;5磁通量是标量，但有正负之分;二、电磁感应：穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流;注：判断有无感应电流的方法：1、闭合回路;2、磁通量发生变化;三、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势;四、磁通量的变化率：等于磁通量的变化量和所用时间的比值;△φ/t1、磁通量的变化率是表示磁通量的变化快慢的物理量;2、磁通量的变化率由磁通量的变化量和时间共同决定;3、磁通量变化率大，感应电动势就大;五、法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比;1、定义式：E=n△φ/△t(只能求平均感应电动势);2、推论;E=xxxxθ(适用导体切割磁感线，求瞬时感应电动势，平均感应电动势)(1)V⊥L,L⊥B,θ为V与B间的夹角;(2)V⊥B,L⊥B,θ为V与L间的夹角(3)V⊥B,L⊥V,θ为B与L间的夹角3、穿过线圈的磁通量大，感应电动势不一定大;4、磁通量的变化量大，感应电动势不一定大;5、有感应电流就一定有感应电动势;有感应电动势，不一定有感应电流;六、右手定则(判断感应电流的方向)：伸开右手，让大拇指和其余四指共面、且相互垂直，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，四指指向感应电流的方向;篇二第十一章波动光学本章内容是振动和波动理论在光学中的应用，也是一重点章节。

电磁感应哈工大大物课件 2010

dAL = εLdq = εLIdt
dI 1 2 AL = ∫ εLdq = ∫ L Idt = ∫ LIdI = LI dt 2 I 1 2 Wm = LI 2
0
二．磁场的能量
磁场能量密度
以长直螺线管为例
24
能量分布在磁场中
L = n2V
B = nI
1 2 1 2 B2 1 Wm = LI = n V 2 2 = BHV 2 2 n 2
第十一章电磁感应
11-1 电磁感应定律一．电磁感应现象 1820年奥斯特发现电流的磁效应电和磁的对称性 1831年法拉第发现由磁场产生电流年法拉第发现由磁场产生电流
1
不论用什么方法，只要使通过导体回路所包围面积的磁通量发生变化，则回路中便有电流产生。这种现象称为电磁感应，这种电流称为感应电流。
根据斯托克公式得电磁感应定律的微分形式，根据斯托克公式得电磁感应定律的微分形式，
B × E = t
一．自感
1010-3自感和互感
19
当一个线圈中电流发生变化时，当一个线圈中电流发生变化时，它所激发的磁场穿过该线圈自身的磁通量也随之发生变化，圈自身的磁通量也随之发生变化，产生感应电动势的现象称为自感现象，所产生的感应电动势称为自感电动势．称为自感现象，所产生的感应电动势称为自感电动势．
电子质量和电荷
第一类超导体第二类超导体
ξ 2λ
TC (K) λ, (nm) ξ, (nm)
BC2 (T )
150 250
YBa2Cu3O7 B 2Sr2Ca2Cu3O10 i
92 110
150 200
1.5 1.4
四、超导状态与电子能隙空态空态
32

9-磁介质大学物理

当线圈中通入电流后，在磁化场的力矩作用下，当线圈中通入电流后，在磁化场的力矩作用下，各分子环流的磁矩在一定程度上沿着场的方向排列起来，此时，流的磁矩在一定程度上沿着场的方向排列起来，此时，软铁棒被磁化了。铁棒被磁化了。
对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出磁化面电流（现一层电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流现一层电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流（或安培表面电流）培表面电流）。
(2)电子自旋磁矩 (2)电子自旋磁矩实验证明：实验证明：电子有自旋磁矩
ps = 0.927×10-23 A⋅m2 0.927×
(3)分子磁矩 (3)分子磁矩分子磁矩是分子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩与所有核磁矩的矢量和。与所有核磁矩的矢量和。三.顺磁质与抗磁质的磁化顺磁质与抗磁质的磁化 1、顺磁质及其磁化（如铝、 1、顺磁质及其磁化（如铝、铂、氧) 分子磁矩分子的固有磁矩不为零 pm ≠ 0 无外磁场作用时，无外磁场作用时，由于分子的热运动，于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同, 子磁矩取向各不相同整个介质不显磁性。整个介质不显磁性。
B0
I0 Is
Is——磁化电流磁化电流 js——沿轴线单位长度上的磁沿轴线单位长度上的磁化电流（磁化面电流密度）化电流（磁化面电流密度）
3、磁化强度和磁化电流密度之间的关系：磁化强度和磁化电流密度之间的关系：
以长直螺线管中的圆柱形磁介质来说明它们的关系。以长直螺线管中的圆柱形磁介质来说明它们的关系。
磁场中的磁介质

大学物理第章磁介质的磁化

磁畴的形成与磁畴结构
磁畴定义
磁畴是材料内部自发磁化的区域，不同磁畴的磁化方向不同。
磁畴形成
温度降低时，原子磁矩的取向由无序变为有序，形成磁畴。
磁畴结构
磁畴内部原子磁矩方向一致，不同磁畴之间存在界面，称为磁畴壁。
磁畴壁的移动与磁化过程
磁畴壁移动
在外部磁场作用下，磁畴壁会移动，使得材料整体磁化。
磁介质的应用
磁介质在电力工业中的应用
如变压器、发电机和电动机等设备的制造中，利用磁介质提高设备的效率和性能。
磁介质在电子工业中的应用
用于制造各种电子元件，如电磁铁、继电器、传感器等，起到关键的磁场调控作用。
磁介质在医疗领域的应用
如核磁共振成像技术中，利用磁介质产生的强磁场，实现对人体内部结构的无损检测。
80%
测量注意事项
在测量过程中需要确保测量环境没有其他干扰磁场，同时需要多次测量取平均值以保证测量结果的准确性。
03
磁化机制
原子磁矩与分子磁矩
原子磁矩
原子中的电子绕核运动产生轨道磁矩，电子自旋产生自旋磁矩，两者共同构成原子磁矩。
分子磁矩
分子由原子构成，分子磁矩由分子中所有原子的轨道磁矩和自旋磁矩共同贡献。
磁化过程
随着外部磁场增强，磁畴壁逐渐缩小，最终材料完全磁化。
磁滞现象
当外部磁场变化时，材料的磁化状态不会立即跟随变化，存在滞后现象。
04
磁化曲线与磁滞回线
磁化曲线的定义与测量
磁化曲线的定义
表示磁介质在磁场中被磁化时，其磁化强度M与磁场强度H之间关系的曲线。
磁化曲线的测量
通常采用磁强计或特斯拉计进行测量，通过测量不同磁场强度下的磁化强度，绘制出磁化曲线。

2.磁介质

三. 磁化电流为了区别磁化电流和传导电流，我们用上标“，”表示磁化电流I’及其产生的磁感应强度 B ' ；用下标“0”表示传导电流I0及其产生的磁感应强度 B0 ；不带标号的量则表示总电流I和总磁感应强度 B 。 B' , I ' ; B0 , I 0 ; B, I ; 类似于在电介质中可以找到极化强度 P 与束缚电荷 q ' 或σ e' 之间的关系一样，我们也可以推导出磁介质中磁化强度 M 与磁化电流 I ' 和i ' 之间的关系。首先我们考虑体电流I’，然后再考虑面电流 i ' 。 1. 磁化强度 M 与体电流I’的关系引入分子平均磁矩 m a 的概念，定义为
关于磁介质的讨论，完全可以类似地进行。但是由于磁化和极化本质上是完全不同的，因此在电极化问题中，总是存在着 E < E0 ，原因是 E '的方向和E0 的方向相反；而在磁介质问题中，有时 B < B0 ，有时 B > B0，其中 B0 是真空中的磁感应强度， B 是放入磁介质后介质中的磁感应强度，这时必须视磁介质的种类而定。一. 磁化现象和磁化理论 1．磁化现象考虑一根螺线管，通电流I，则产生一 B0 ，测量该磁场的大小为 B0 = µ 0 nI 。当在螺线管中插入比如铁之类的磁介质后，再测量，发现此时磁场为 B ，而且 B > B0 ，它的大小为 B = µ r B0 = µ r µ 0 nI 。其中 µ r 与插入的磁介质有关。这一现象类似于有电介质时的电容C比真空时的电容 C0大了 ε r 倍一样。(C = ε r C 0 )
§2 磁介质
首先回顾一下电介质的情况。当时我们讨论了两个问题：1. 介质置于外电场中会极化，产生束缚电荷；2. 极化后的介质对外电场有影响，其原因是束缚电荷会产生极化场 E ' ，此时 E = E0 + E ' 。我们讨论的思路是： σ e' , P和ρ e' 描述极化现 1. 先唯象地描述极化情况，用象，三者的关系为：∫∫ P ⋅ dS = − ∫∫∫ ρ e' dV = −∑ qi'

大学物理11.7 磁介质.

抗磁质内磁场 B B0 B'
附加磁化
11.7.3磁介质中的安培环路定理
对任意闭合回路进行B的积分
磁介质中的安培环路定理 l H dl I

L
B dl 0 ( I I s )
即：磁场强度沿任一闭合回路的环流等于穿过该回路所围面积的传导电流之代数和。
I 2 r I 2 r
B2 H 2 0 r
I 2 r
H3
0 I B3 0 H 3 2 r
11.7.5铁磁质
基本性质：高值、非线性（不是常数）、磁滞
性、存在居里温度
1、磁化曲线
B
与电介质的类比
电介质产生极化电荷 q 介质中总场 E E E 产生磁化电流 I 介质中总场 B B B 磁介质
极化后 0 磁化后 0
相对磁导率
当均匀磁介质充满整个磁场时，磁介质的相对磁导率为：
B r B0
B 0 r H 3、先由 H dl I 求H ，再由 l 求B。
１、密绕长直螺线管内充满介质的磁感应强度：
H nI
B 0 r nI
２、环形螺线管内部充满介质的磁感应强度：
NI H 2r
H I 2 r
0 r NI B 2r
0 r I B 2 r
外包一层相对磁导率为μr的圆筒形磁介质，导线半径为R1，磁介质的外半径为R2，导
线内有电流I通过，电流均匀分布在横截
面上，求： (1)介质内外的磁场强度分布，并画出H-r 图，加以说明(r是磁场中某点到圆柱轴线
的距离)；
(2)介质内外的磁感应强度分布，并画出B-r图，加以

第11章磁场中的磁介质PPT课件

分子磁矩的矢量和:
Pm 0
从介质横截面看，介质内分子电流两两反向，相互抵消。
导体边缘分子电流同向,未被抵消的分子电流沿柱面流动
⊙ B0
B0
等效
分子电流可等效成磁
介质表面的磁化电流 Is，
Is
B
Is产生附加磁场。
B B0 B B0
磁化电流 Is 可产生附加磁场，但无热效应，因无宏观电荷移动，磁第化13页电/共流2束6页缚在介质表面，也称为束缚电流。
Hc
矫顽力——加反向磁场Hc，使介质内部的磁场为 0，
o
Hc
H
结论
继续增加反向磁场，介质
达到反向磁饱和状态；铁磁质的r不是一个常数，
改变外磁场为正向磁场，它是 H 的函数。
不断增加外场，介质又达到正向磁饱和状态。
B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应。
第17页/共26页
二、铁磁质的磁化机制
解（1）当两个无限长的同轴圆柱体和圆柱面中有电流通过
时，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴对
称分布，因而不会改变场的这种对称分布。设圆柱体外圆柱
面内一点到轴的垂直距离是r1，以r1为半径作一圆，取此圆为积分回路，根据安培环路定理有
r3
I
R1 R2 rr12
II
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H dl H
抗磁质：分子中各电子的磁矩完全抵消，整个分子无固有磁矩
第12页/共26页
（1）顺磁质的磁化机制
磁介质是由大量分子或原子组成，无外场时，顺磁质分子的磁矩排列杂乱无章，介质内分子磁矩的矢量和
Pm 0
有外磁场时，这些分子固有磁矩就要受到磁场的力矩
作用，力矩的方向力图使分子磁矩的方向沿外场转向。

大学物理第11章习题答案解析

第11章电磁感应11.１基本要求１２别感应电动势的方向。

３４５６７一些简单情况下的磁场能量。

８11.２基本概念１W qε=２３k E ：变化的磁场在其周围所激发的电场。

与静电场不同，感生电场的电场线是闭合的，所以感生电场也称有旋电场。

４变化而产生的感应电动势。

５：有使回路保持原有电流不变的性质，是回路本身的“电磁惯性”的量度。

自感系数L ：//m L I N I =ψ=Φ ６L ε：当通过回路的电流发生变化时，在自身回路中所产生的感应电动势。

７M ：211212M I I ψψ== ８12ε：当线圈２的电流2I 发生变化时，在线圈１中所产生的感应电动势。

９m W ：贮存在磁场中的能量。

自感贮存磁能：212m W LI =磁能密度m w ：单位体积中贮存的磁场能量22111222m B w μH HB μ===１０D d d I dt Φ=s d t∂=∂⎰DS ，位移电流并不表示有真实的电荷在空间移动。

但是，位移电流的量纲和在激发磁场方面的作用与传导电流是一致的。

１１d t∂=∂D j 11.３基本规律１（１）楞次定律：感生电流的磁场所产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的改变。

楞次定律是判断感应电流方向的普适定则。

（２）法拉第电磁感应定律：不论什么原因使通过回路的磁通量（或磁链）发生变化，回路中均有感应电动势产生，其大小与通过该回路的磁通量（或磁链）随时间的变化成正比，即mi d dtεΦ=-２()BBK AAi εd d ==⨯⎰⎰E l v B l ，若0i ε>,则表示电动势方向由A B →;若0i ε<,则表示电动势方向B A →３m K ls i d Φd εd d dtdt =⋅=-=-⎰⎰BE l S （对于导体回路）BK Ai εd =⎰E l （对于一段导体）４L dIεL dt=- ５12212d ΨdIεM dt dt=-=- ６sd ⋅⎰D S =0VdV q ρ=⎰l d ⋅⎰E l = - s d t∂⋅∂⎰BS =0sd ⋅⎰B Sc l sd d t ∂⎛⎫⋅=+⋅ ⎪∂⎝⎭⎰⎰D H l j S11.４学习指导学习法拉第电磁感应定律要注意，公式中的电动势是整个回路的电动势，式中负号是楞次定律的要求，用以判断电动势的方向。

大学物理-磁场中的磁介质_图文_图文

试求（1）磁介质中任意点
I
P 的磁感应强度的大小；
（2）圆柱体外面一点Q
I
的磁感强度.
解
I I
同理可求
三铁磁质
1 磁畴
有外磁场
无外磁场
2 磁化曲线磁滞回线
B/10-4T
15
ห้องสมุดไป่ตู้10
B=f (H)
5
θ
0
400
600 800 1 000 H/(Am-1)
顺磁质的B-H曲线
当外磁场由逐渐减小时，这种 B 的变化落后于H的变化的现象，叫做磁滞现象，简称磁滞.
由于磁滞，时，磁感强度，叫做剩余磁感强度(剩磁).
O
磁滞回线矫顽力
3 铁磁性材料不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.
O
O
O
软磁材料
硬磁材料矩磁铁氧体材料
4 磁屏蔽
把磁导率不同的两种磁介质放到磁场中，在它们的交界面上磁场要发生突变，引起了磁感应线的折射.
磁屏蔽示意图
大学物理-磁场中的磁介质_图文_图文.ppt
2 顺磁质和抗磁质的磁化分子圆电流和磁矩
顺磁质的磁化
无外磁场
顺磁质内磁场
有外磁场
无外磁场时抗磁质分子磁矩为零
抗磁质的磁化
同向时
抗磁质内磁场
反向时
3 磁化强度
分子磁矩的矢量和
体积元
单位:
意义磁介质中单位体积内分子的合磁矩.
二磁介质中的安培环路定理
分子磁矩
C
（单位体积分子磁矩数
）
传导电流分布电流
B
C
A
D
磁场强度

大学物理电磁学第11章恒定磁场

四、毕-萨定律的应用
dB
0 4
Idl r r2
方法：
(1)将电流分解为无数个电流元
(2)由电流元求dB (据毕—萨定律)
(3)对dB积分求B = dB 矢量积分须化作分量积分去做
Bx dBx , By dBy , Bz dBz
例题1 直线电流在P点的磁场
2
解：
任取电流元 I dl
所有磁现象可归纳为：
运动电荷
运动电荷
载流导体
磁场
载流导体
磁体
磁体
磁场的宏观性质：对运动电荷(或电流)有力的作用，磁场有能量
二、磁感应强度
B 1、磁场的描述:磁感应强度
方向：磁针静止时，N极指向即B的正方向
S
N
2、B的大小：
以磁场对载流导线的作用为例
电流元所受到的磁场力
dF Idl sin
l
r
B
3）说明磁场为非保守场称为涡旋场
静电场是保守场、无旋场
二、简证(用特例说明安培环路定理的正确性)
(1)闭合路径L环绕电流
L在垂直于导线的平面内
B 0I 2 r
L
I d
o
B
r
dl
磁感线
(2)闭合路径L不包围电流
B dl1 dl2 L
P
·
I
d
o
dl2
dl1
L2
L1
磁感线
·
Q
三、运用安培环路定理求磁场安培环路定理适用于任何形状恒定电流的载流体
P·
Idl r
B
dB
0 4
Idl r r2
B
dB
0 4
Idl r r2

大学物理学下册答案解析第11章

第11章稳恒磁场习题一选择题11-1 边长为l 的正方形线圈，分别用图11-1中所示的两种方式通以电流I （其中ab 、cd 与正方形共面），在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感应强度的大小分别为：[ ]（A ）10B =，20B =（B ）10B =，02IB lπ=（C）01IB lπ=，20B =（D）01I B l π=，02IB lπ= 答案：C解析：有限长直导线在空间激发的磁感应强度大小为012(cos cos )4IB dμθθπ=-，并结合右手螺旋定则判断磁感应强度方向，按照磁场的叠加原理，可计算01IB lπ=，20B =。

故正确答案为（C ）。

11-2 两个载有相等电流I 的半径为R 的圆线圈一个处于水平位置，一个处于竖直位置，两个线圈的圆心重合，如图11-2所示，则在圆心O 处的磁感应强度大小为多少? [ ]习题11-1图习题11-2图（A ）0 （B ）R I 2/0μ （C ）R I 2/20μ （D ）R I /0μ 答案：C解析：圆线圈在圆心处的磁感应强度大小为120/2B B I R μ==，按照右手螺旋定则判断知1B 和2B 的方向相互垂直，依照磁场的矢量叠加原理，计算可得圆心O处的磁感应强度大小为0/2B I R =。

11-3 如图11-3所示，在均匀磁场B 中，有一个半径为R 的半球面S ，S 边线所在平面的单位法线矢量n 与磁感应强度B 的夹角为α，则通过该半球面的磁通量的大小为[ ]（A ）B R 2π （B ）B R 22π （C ）2cos R B πα （D ）2sin R B πα 答案：C解析：通过半球面的磁感应线线必通过底面，因此2cos m B S R B παΦ=⋅=。

故正确答案为（C ）。

11-4 如图11-4所示，在无限长载流直导线附近作一球形闭合曲面S ，当曲面S 向长直导线靠近时，穿过曲面S 的磁通量Φ何变化？[ ]（A ）Φ增大，B 也增大（B ）Φ不变，B 也不变（C ）Φ增大，B 不变（D ）Φ不变，B 增大I习题11-4图习题11-3图答案：D解析：根据磁场的高斯定理0SBdS Φ==⎰，通过闭合曲面S 的磁感应强度始终为0，保持不变。

大学物理下第十一章

电场力充当非静电力
b
感生电动势 i a EV dl
EV 是感生电场
闭合回路中
i
L EV d
dl
dΦ
dt
B dS
dt S
• 感生电场与变化磁场之间的关系
L EV
dl
S
B t
dS
讨论
(1) 感生电场是无源有旋场
感生电场与静电场的比较
场源环流通量
静电荷变化的磁场 (磁生电) 静电场为保守场感生电场为非保守场静电场为有源场感生电场为无源场(闭合电场线)
有旋电场力(加速电子) 洛伦兹力(向心力)
电子加速圆周运动
洛仑兹力
evBR
mv 2 R
有旋电场力
eEV
d(mv) dt
Fm
EV
Fe
有旋电场
EV
1 2πR
dΦm dt
令 Φm πR2B
电子感应加速器
B 是面积S内的平均磁感应强度
得
dBR 1 dB
dt 2 dt
BR
1 2
B
电子维持在不变的圆形轨道上加速时磁场必须满足的条件
r
dS l
Φ R2 0r I ldr 0r Il ln R2
R1 2π r
2π R1
r
L Φ 0r ln R2
Il 2π R1
二. 互感现象互感系数互感电动势
线圈 1 中的电流变化
B1
引起线圈 2 的磁通变化
线圈 2 中产生感应电动势
I
根据毕 — 萨定律，穿过线圈 2 的磁通量正比于线圈1
dq
电源
• 表征了电源非静电力作功本领的大小 uAB uA uB

大学物理磁介质(老师课件)

2）硬磁材料
HC — 104～106 A/m
特点：剩余磁感应强度大矫顽力大不容易磁化也不容易退磁剩磁性强磁滞回线宽磁滞损耗大应用：适合制作永久磁铁永磁喇叭用于拾音器、扩音器、麦克风、收录音机等 B
H
3）矩磁材料：特点：磁滞回线呈矩形状
应用：作计算机中的记忆元件磁化时极性的反转构成了“0”与“1”
二、铁磁质的磁化
三、铁磁性材料的分类
四、磁致伸缩
一、铁磁质的宏观性质
1. r 1 可使原场大幅度增加 B r B 0 0 r H
2. r与磁化历史（H)有关，不是常数。 B—H和r—H曲线是非线性关系 3. 磁滞现象----B的变化落后 B (B T) 于H 的变化 4. 居里温度----铁磁性消失的临界温度
B H
四、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量级温下可达10 -1
某些材料在低
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
磁介质与电介质的比较
无磁荷基本场量 B
4
取回路如图，设总匝数为N H dl H 2πr NI
L
O R1 r R2
NI nI H 2πr
细螺绕环
R1 R2 r
H nI B μ H μ nI
长直螺线管亦然
M ( μr 1) H ( μr 1)nI
j M 表
代入数据
M 7.9410 A/m
· 当T > Tc时，铁磁性消失，铁磁质顺磁质

大学物理下_第十一章__磁介质

合作用很强，促使其自旋磁矩平行排列形成磁畴－－自发的磁化区域。磁畴的线度约104m。
在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消，能量最低，不显磁性。
B
无外磁场
2014-11-19
有外磁场
在外磁场较弱时，自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的那些磁畴逐渐增大（畴壁位移），在外磁场较强时，磁畴自发磁化方向作为一个整体，不同程度地转向外磁场方向。当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化就达到饱和状态。饱和磁化强度MS等于每个磁畴中原来的磁化强度，该值很大，这就是铁磁质磁性r大的原因。
2014-11-19
ˆ js M n
顺磁质
I
n
M
抗磁质
I
M
n
js M n
2014-11-19
H d l Hl nIl
H nI B 0 r H 0 r nI
l
2014-11-19
例1、长直电缆由半径为R 和R0的两金属圆柱筒组成，筒间充满均匀顺磁介质，电流从内芯流过再沿外壁流回。求介质中磁场分布及介质表面的束缚电流。
Bm
Hm
B
Q
P
Hm
Br
O Hc
H
P
'
Bm
磁滞回线
矫顽力 H c
2014-11-19
铁磁性材料类别：
实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.
B B B
O
H
O
H
O
H
软磁材料
2014-11-19
硬磁材料
矩磁铁氧体材料
铁磁质磁化的机制铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。

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