磁的基本象和基本规律

1、1. 磁的基本现象和基本规律磁的基本现象和基本规律第二章第二章 恒磁场恒磁场基本现象基本现象天然的磁石天然的磁石 fe3o4人工方法制作磁铁人工方法制作磁铁铁磁物质在线圈中铁磁物质在线圈中磁化磁化,永久、暂时磁铁永久、暂时磁铁磁性磁性:可以吸引可以吸引fe co ni这类物质的性质这类物质的性质铁磁质铁磁质fe co ni及其合金一类物质及其合金一类物质;磁化后可保留部分磁性磁化后可保留部分磁性;人工制造可以长时间保留人工制造可以长时间保留.磁极磁极 n s磁极的相互作用磁极的相互作用同号磁极互相排斥同号磁极互相排斥,异异号磁极相互吸引号磁极相互吸引.库仑直觉地感到磁极库仑直觉地感到磁极之间的

2、相互作用也服之间的相互作用也服从从平方反比关系关系.小磁针看作小磁针看作:磁偶极子磁偶极子磁的库仑定律磁的库仑定律实验证明实验证明122014mmq qfr磁荷观点磁荷观点磁偶极子产生的磁场强度磁偶极子产生的磁场强度h02020222222 5/201 41424()mmmmmmxmxpruhurp xur ruhxpxyzhxyz 磁磁 电电 的联系的联系磁磁 电电 的联系的联系 结论：结论：1. 电荷的运动可以产生磁现象电荷的运动可以产生磁现象;2. 运动的电荷会受到磁力的作用运动的电荷会受到磁力的作用;3. 同样的载流导线同样的载流导线,处于真空和物质中产生处于真空和物质中产生不同的效果

3、不同的效果.(磁介质磁介质)螺线管的等效作用螺线管的等效作用螺线管的等效作用螺线管的等效作用右手定则右手定则条形磁铁条形磁铁螺线管螺线管(相似性相似性)螺线管螺线管:n s 极极性与电流方向成右手右手关系磁场磁场本质本质:电流周围产生磁场电流周围产生磁场;磁力的作用通过磁场传递磁力的作用通过磁场传递.分子环流分子环流 (安培分子环流假说安培分子环流假说)1. 安培安培(法国法国)：磁铁的最小单元磁铁的最小单元-磁分子就是环形电流磁分子就是环形电流2. 物质磁性的基本来源物质磁性的基本来源安培定律安培定律-电流元电流元恒定电流存在于闭合恒定电流存在于闭合回路中回路中;闭合回路的形状大小、闭合回路

4、的形状大小、相对位置复杂相对位置复杂.简化简化电流元电流元di l安培定律安培定律112212212121122111 222122120111 22212212d dddsindsind sind sindd sind sind4i l ilfrffi lilfkri lilfr安培定律安培定律与电流元的取向、距离有关与电流元的取向、距离有关.电流元之间作用力的关系电流元之间作用力的关系:非实验结果非实验结果1122122120221112122120022111212212d ddd ( d)dd ( d)d4i l ilfrili lrfkrili lrfr电流元之间的作用力电流元之间的

5、作用力不满足牛顿第三定律不满足牛顿第三定律0022111212212d ( d)d4ili lrfr电流元之间的作用力电流元之间的作用力 电流元之间相互作用力的理解电流元之间相互作用力的理解1. 作用力与反作用力大小相等,方向相反(动量守恒).2. 作用力与反作用力在相互作用物体的连线上(角动量守恒).牛顿第三定律适用于质点间的接触作用.动量守恒、角动量守恒普遍定律 运动电荷与电磁场总动量和总角动量守恒运动电荷与电磁场总动量和总角动量守恒电流单位电流单位安培安培电磁学单位制电磁学单位制mksa制制长度长度 质量质量 时间时间 电流电流(安培安培a)00221112122122271212200

6、12d ( d)d4d4n 410 ad dili lrfrrfil l 电流单位电流单位安培安培(新闻来源：科技日报新闻来源：科技日报) 芬兰与美国的一个研究小组研制出单电子晶体管（芬兰与美国的一个研究小组研制出单电子晶体管（set）它能将振荡电压转换成非常精确的电流，这有望更精确重它能将振荡电压转换成非常精确的电流，这有望更精确重新定义电流的基本单位新定义电流的基本单位-安培。纳米科学与技术在线资纳米科学与技术在线资源源 安培、伏特及欧姆是电子学的三大基本单位，后两者分别安培、伏特及欧姆是电子学的三大基本单位，后两者分别通过约瑟夫森电压和量子化霍尔电阻的测量而得，然而目通过约瑟夫森电压和量

7、子化霍尔电阻的测量而得，然而目前的安培测量技术却还延续着十九世纪使用的版本：真空前的安培测量技术却还延续着十九世纪使用的版本：真空中相距中相距1米的两根无限长且圆截面可忽略的平行导线内通米的两根无限长且圆截面可忽略的平行导线内通过一恒定电流，当两导线每米长度之间产生的力等于过一恒定电流，当两导线每米长度之间产生的力等于210-7牛顿时，则规定导线中通过的电流为牛顿时，则规定导线中通过的电流为1安培。这种安培。这种宏观测量方法，由于受到导线几何形状的影响而限制了测宏观测量方法，由于受到导线几何形状的影响而限制了测量精度。量精度。 物理学家希望能通过一次产生一个电子的极为精确的电流物理学家希望能通过一次产生一个电子的极为精确的电流源来重新定义安培。源来重新定义安培。磁场的描述磁场的描述-磁矩磁矩载流线圈的载流线圈的 磁矩 mn 法线方向与电流方向成右手螺旋关系法线方向与电流方向成右手螺旋关系mi sn 磁场的描述磁场的描述实验磁矩实验磁矩将实验线圈放入到磁将实验线圈放入到磁场中场中,考察受力情况考察受力情况.f=0 ; l力矩与线圈位置有关力矩与线圈位置有关;存在存