大学应用物理第八章读书笔记.doc

第八章 磁场安培提出 : 一切磁现象起源于电荷运动磁场：传递运动电荷与电流之间相互作用的物理场。即运动的电荷、导线周围都有磁场，都可以使小磁针发生偏转。静电场： 静电场是有源场磁力线（磁感应线）1. 规定(1) 方向：磁力线切线方向为磁感应强度 的方向(2) 大小：垂直 的单位面积上穿过的磁力线条数为磁感应强度 的大小2. 磁力线的特征(1) 无头无尾的闭合曲线(2) 与电流相互套连，服从右手螺旋定则(3) 磁力线不相交毕奥萨伐尔定律1、毕奥萨伐尔根据电流磁作用的实验结果分析得出，电流元产生磁场的规律称为毕奥萨伐尔定律。电流元Idl在空间P点产生的磁场B为：称为真空磁导率2、叠加原理任一电流产生的磁场3、说明该定律是在实验的基础上抽象出来的，不能由实验直接加以证明，但是由该定律出发得出的一些结果，却能很好地与实验符合。电流元Idl 的方向即为电流的方向；dB的方向由Idl 确定，即用右手螺旋法则确定；毕奥萨伐尔定律是求解电流磁场的基本公式，利用该定律，原则上可以求解任何稳恒载流导线产生的磁感应强度。4、毕奥萨伐尔定律应用 a.根据已知电流的分布与待求场点的位置，选取合适的电流元；b.选取合适的坐标系。要根据电流的分布与磁场分布的的特点来选取坐标系，其目的是要使数学运算简单；c.根据所选择的坐标系，按照毕奥萨伐尔定律写出电流元产生的磁感应强度；d.由叠加原理求出磁感应强度的分布；e.一般说来，需要将磁感应强度的矢量积分变为标量积分，并选取合适的积分变量，来统一积分变量。磁场中的高斯定理1、 磁感应线 是描述磁场性质一簇方向曲线。是人们主观的描述，为的是形象直观的描述磁场的空间分布情况。特点：任意两条磁场线不能相交；磁场线是闭合曲线，因为不存在磁单极；磁场线任意点的切线方向就是该点的方向；磁场线的疏密程度表示磁场的强弱。2、磁通量 通过任意曲面的磁力线数。a、平面：b、曲面：c、闭合面：3、磁场中的高斯定理：通过任意闭合曲面的磁通量等于零。 安培环路定理 1、表述：在稳恒磁场中，沿任意闭合回路的积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和乘以 。2、表达式：两点说明：虽是闭合回路内所环绕的电流，且满足右手螺旋法则。但是是与闭合回路内外电流有关，即是闭合回路内外电流共同作用的结果。环路外的电流对无贡献。当无对称性时，安培环路定理仍成立，只是不能提到积分号外面来，所以，利用安培环路定理不能求解，必须利用比-萨定律及叠加原理来进行求解。3、安培环路定理的应用a、无限长圆柱载流导体的磁场分布：b、长直载流螺线管内的磁场分布电流数密度：单位长度的电流数。C、载流环形螺线管内的磁场分布磁场对运动电荷的作用1、洛伦磁力：运动电荷在磁场中所受的力表达式： 满足右手螺旋关系讨论： ， 与 同向； ， 与 反向；洛伦磁力与速度垂直，因而不做功。它不能改变运动电荷的速度大小，只能改变速度方向，使其运动方向发生改变。2、带电粒子在磁场中的运动设有一均匀磁场，磁感应强度，带电粒子以初速度进入磁场，根据牛顿定律，有 (6-30)/，带电粒子在磁场不受力的作用，将作匀速直线运动。此时，带电粒子在磁场中作匀速圆周运动回旋半径： 回旋周期：回旋频率：与成任意夹角此时，可将分解为 回旋半径： 回旋周期： 结果旋距：磁场中的磁介质1、磁介质：能与磁场产生相互作用的物质。磁介质磁化的磁感应强度： 为外场的磁感应强度；因磁介质磁化后附加磁场的磁感应强度2、磁介质可分为四类:顺磁质：磁化后 与同向， 比如：O、Mn、Al、N等。抗磁质：磁化后 与反向， 比如：Cu、Bi、Au、Ag、H等。顺磁质和抗磁质为弱磁性物质，铁磁质：磁化后 与同向， 比如： Fe、Co、Ni、合金磁钢等。铁磁质为强磁性物质。超导体：在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零的物质。一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。高温超导体通常是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料。 超导体为无磁性。当具有磁性的超导材料放入磁场中，可以使超导体退磁。3、顺磁质和抗磁质的磁化顺磁质的磁化：有分子磁矩，磁化前： 磁化后：抗磁质的磁化：无分子磁矩，即分子中各电子的轨道磁矩与自璇磁矩矢量和等于零，故而磁化前是，与顺磁质的含义是不相同的。 磁化后：3、磁场强度、磁介质中的安培环路定理磁化强度和磁化电流 磁化强度：是描述磁介质磁化程度和方向（是描述磁介质中分子磁矩排列整齐程度）的物理量。单位体积内分子磁矩的矢量和。 单位： 其中：顺磁质与同向；抗磁质与反向。 磁化电流（IS）：形成与横截面边缘重合的圆电流。磁场强度、磁介质中的安培环路定理 磁场强度：引进的另一个辅助量。 磁介质中的安培环路定理 为传导电流； 为磁化电流。4、铁磁质实验装置：利用磁强计IHB 调节电流，可得不同的H、B和值，由此可得以下的几种实验曲线。磁化曲线BH曲线 H曲线磁滞回线（BH曲线）毕萨定律的应用1. 载流直导线的磁场例