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上节课的有关内容,磁介质的磁效应,1. 磁介质的分类: 顺磁质、抗磁质、铁磁质,2. 物质的磁性起源,分子电流,有介质时的安培环路定理,2. 三矢量之间的关系,实验指出：各向同性的线性磁介质有,介质磁化率,那么：,其中：,即：,m 与 r 均为常数, 描述磁介质特性的物理量,顺磁介质,抗磁介质,真空,超导体,10,相对磁导率,介质磁导率,十、有介质时的安培环路定理,例. 无限长直螺线管内充满均匀磁介质r, 单位长度上 的匝数为n, 通有电流I 。 求 管内的磁感应强度及磁化强度矢量。,解：,顺磁质,抗磁质,因管外磁场为零，取图示的回路,根据：,11,对称场有磁介质时,只需将 “B” 中 的 o 即可。,解题一般步骤：,由I传,12,注：,毕萨定律有：,真空,介质,例：无限长螺线管内的磁场,无限长螺线管内充满介质时：,1.铁磁质磁化实验：,装置：环形螺绕环，用铁磁质 （Fe,Co,Ni）充满环内空间,实验测量B：,由,a. 铁磁质的 不是个常数， 它是 的函数,十一、 铁磁质的磁效应,原理：励磁电流为 I; 根据安培定理得：,结论,在缝口处测量；,12,B的变化落后于H，从而具有剩磁磁滞效应,每个H 对应不同的B与磁化的历史有关。,1）起始磁化曲线,2）剩磁Br,饱和磁感应强度BS,3）矫顽力Hc,结论,b. 磁滞回线不可逆过程,c. 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高 磁滞损耗,磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。,为什么会出现这些现象？, 交换作用：电子之间的交换作用使其在自旋平行排列 时能量较低，这是一种量子效应。, 磁畴：原子间电子交换耦合作用 很强，使其自旋磁矩平行 排列形成磁畴 自发的磁化区域。,铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。,2. 铁磁质磁化的机制, 磁畴的变化可用金相显微镜观测,H =0,H,B,b. 磁滞 现象是由于材料有杂质和内应力等的作用， 当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的 形状，而表现出来。,c. 当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则 排列。在临界温度（相变温度Tc ）时，铁磁质完 全变成了顺磁质。居里点 Tc (Curie Point),a. 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。,说明：,如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K,15,1）软磁材料：,r大，饱和磁感应强度大,适用于变压器、继电器、电机、以及各种高频 电磁元件的磁芯、磁棒。,3. 铁磁质的分类,特点：,矫顽力(Hc)小， 磁滞回线的面积窄而长， 损耗小（HdB面积小）。,易磁化、易退磁,纯铁，坡莫合金(Fe，Ni)， 硅钢， 铁氧体等。,如,2）硬磁材料：,钨钢，碳钢，铝镍钴合金,矫顽力(Hc)大，剩磁Br大 磁滞回线的面积大，损耗大。,适用于做永磁铁。 耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。,3).矩磁材料,Br=BS ，Hc不大， 磁滞回线是矩形。用于记忆元件，,锰镁铁氧体，锂锰铁氧体,1. 稳恒磁场,（1）毕萨拉定律,（2）磁场迭加原理,2.磁相互作用,（1）带电粒子在磁场中所受的洛仑兹力,（2）电流在磁场中所受的安培力,（3）通电线圈在磁场中所受的力矩,第7章 磁场与电磁相互作用,3.磁介质的磁效应,1）. 磁介质的分类: 顺磁质、抗磁质、铁磁质,2）. 物质的磁性起源,分子电流,4.有介质时的安培环路定理,稳恒电磁场,？,生,生,生,电荷,运动电荷,磁场,磁场,磁,电,磁石,电场,静电场,稳恒磁场,内,第八章 电磁感应,第1节 法拉第电磁感应定律,第2节 感应电动势,第3节 互感与自感,第4节 磁场的能量,Electromagnetic induction,第5节 麦克斯韦方程组,一、电磁感应,电磁感应现象,法拉第的实验:,1,为获得强磁场，电 池组用到120个电瓶,i,i,i,的共同因素:,导体回路中的磁通量发生变化!,2,导体回路中电流从何而来?,问:,演示,电动势,电磁感应的实质是产生感应电动势,二、法拉第电磁感应定律,法拉第电磁感应定律,其中i为回路中的感应电动势,1. 电磁感应定律,4,回路中的感应电流:,注: 以下B简写为 !,1 任一回路中：,其中B, S有一个量发生变化, 回路中就存在i。,2 “”表示感应电动势的方向, i 和 都是标量， 方向只是相对规定的回路绕行方向而言。例如：,i与假定方向相反,若,若,i与假定方向同向,则i 0,5,则i 0,L,L,6,楞次定律:,感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。,顺时针方向,逆时针方向,3 感应电动势的方向可直接用楞次定理判断.,例如:,感应电流激发 的磁场通量,磁通量的变化 （增加或减小）,L,L,保证了电磁现象中的能量守恒与转换定律的 正确, 并且也确定了电磁“永动机”是不可能的。,正是外界克服阻力作功， 将其它形式的能量转换成 回路中的电能。,N,S,楞次定律中“反抗”与法拉第定律中“”号对应。,若没有 “”或不是反抗将是什么情形？,N,S,过程将自动进行，磁铁动能 增加的同时，感应电流急剧增 加，而i，又导致 i 而不须外界提供任何能量。,不可能存在！,7,注,电磁永动机,2. 电磁感应定律的一般形式,若回路由N匝线圈组成：,若 1= 2= = N= ，则,其中 =1+2+N 回路的总磁通匝链数,回路中的感应电流：,从t1t2时间内, 通过导线任一横截面的电量：,若已知N、R、q，便可知 =？,若将1定标, 则2为t2时回路的磁通量。,8,全磁通,磁通计 原理,例1. 长直导线通有电流I，在它附近放有一 矩形 导体回路. 求:（1）穿过回路中的 ； （2）若I=kt (k=常数)回路中i=？ （3）若I=常数，回路以v向右运动，求i=？ （4）若 I=kt, 且回路又以v向右运动时, 求i=？,解：,设回路绕行方向为顺时针,（1）,（2）I = kt 时，在t 时刻:,逆时针方向,r,距导线r处取一窄条dr,窄条面上的磁通为：,Bldr,则：,9,（3）任意t 时刻回路的磁通量,顺时针方向,a+vt,b+vt,10,例1. 求:（3）若I=常数，回路以v向右运动，求i=？ （4）若 I=kt, 且回路又以v向右运动时, 求i=？,解：,（4）综合（2）（3）t 时刻回路的磁通量为,i0, 同向,i0, 反向,此题若这样考虑：,则：,这样就有:,（2）,（3）,（4）,错在那里？,不是全微分量,全微分：,11,例2. 弯成角的金属架COD，导体棒MN 垂直OD 以恒定速度在金属架上滑动，设v向右， 且t =0, x =0, 已知磁场的方向垂直纸面向外， 求下列情况中金属架内的 i =？ （1）磁场B分布均匀，且磁场不随时间变化。 （2）非均匀的时变磁场B=kxcost 。,解：,设回路绕向为逆时针,（1）,t 时刻,方向与绕向相反!,12,只出现在MN上。,x =vt,解:（2）非均匀的时变磁场 B = kxcos t。,B不均匀场，,与绕向相同。,与绕向相反。,x,13,当,当,例2. ,?, 的变化方式：,导体回路不动，B变化感生电动势,导体回路运动，B不变动生电动势,电磁感应的实质是产生感应电动势：,14,小 结,的共同因素:,导体回路中的磁通量发生变化!,2,导体回路中电流从何而来?,问:,演示,回顾： 电源电动势,+Q,Q,i,提供非静电力的装置电源,A 将q从负极移到正极F非做的功,则电源的电动势为：,引入等效非静电场的强度,电源的电动势：,或,3,感生电动势？ 动生电动势？,三、动生电动势,B不变，导体回路运动。,1. 产生动生电动势的机制,（1）等效非静电场Ek,导线 L 在外磁场中运动时， L内自由电子受到洛伦兹力作用：,定义非静电场：,方向,（2）动生电动势定义,i动,L,15,(Induced emfs),2.一般情况下动生电动势的计算,当,注意：,可见, 动生电动势只出现在运动的导体上.,16,17,解法一：由定义,方向：,解法二: 用法拉第定律,顺时针方向,例3. 在均匀磁场B中,金属杆ab沿导体框向右以v 运动,如图, =60o, 且dB/dt = 0,求其上的i ?,此电动势只出 现在ab杆上,例2. 弯成角的金属架COD，导体棒MN 垂直OD 以恒定速度在金属架上滑动，