磁场力和磁介质

说明:电流与环路成右旋关系时定为正;在真空的稳恒磁场中，磁感应强度在闭合曲线上的环流，等于该闭合曲线所包围的电流的代数和与真空中的磁导率的乘积。环路上的磁感应强度由环路内外电流共同产生;称安培环路定理l课前复习IR安培环路定理的应用当场源分布具有高度对称性时，可利用安培环路定理计算磁感应强度.1.无限长载流圆柱导体讨论长直载流圆柱面已知：I、RrR0练习同轴的两筒状导线通有等值反向的电流I,求的分布。...............2.长直载流螺线管（例6.4.3）已知：I、n分析对称性管内磁力线平行于管轴管外磁场为零单位长度导线匝数作积分回路如图方向右手螺旋

计算环流利用安培环路定理求...............3.环行载流螺线管已知：IN分析对称性磁力线分布如图作积分回路如图方向右手螺旋rR1R2..+++++++++++++++++++++++++++++..................................导线总匝数N..Br0

计算环流利用安培环路定理求rR1R2..+++++++++++++++++++++++++++++.................................电场、磁场中典型结论的比较外内内外长直圆柱面电荷均匀分布电流均匀分布长直圆柱体长直线§6.5

磁场对运动电荷和载流导线的作用（P202)运动电荷在磁场中所受的磁场力—洛仑兹力:+q一、带电粒子在磁场中的运动（P202)粒子做匀速直线运动粒子做匀速圆周运动:××××××××××××××××××××××××××××××q螺距h

：qR粒子的运动轨迹为一螺旋线二、载流导线在磁场中所受的力（P205）1、安培力安培力:电流元在磁场中受到的磁力.-v一个自由电子受的洛仑兹力为:设截面积为S,单位体积电子数为n电流元所受磁力:大小:方向:右手螺旋安培定律方向：(a)载流直导线×取电流元受力大小:方向:积分结论:1.均匀磁场中载流导线所受安培力2、安培定律的应用载流导线受到的磁力:方向:讨论(b)任意形状载流平面导线（例6.5.1）取电流元:受力大小:建坐标系如图取分量:结论1)均匀磁场中,一段任意形状载流导线所受的力等于电流的起点、终点与之相同的载流直导线所受的力;2)均匀磁场中,任意形状载流平面线圈所受合力为零.dydxab分别求图中导线的受力F=BI(2R)=2RBIF=BI(L+2R)练习方向竖直向上方向向右方向竖直向上RL

LILdba例1求导线ab所受安培力.已知:直导线ab垂直于无限长直导线.解：取微元如图方向：竖直向上。xIdxdf三、磁场对载流平面线圈的作用(P208)一对力偶则磁力矩为:受力分析:abcdI.上式适用于任意形状的载流平面线圈.该线圈在均匀外磁场中所受合力为零,但受到一力矩的作用,这个力矩总是使线圈的磁矩转到磁场方向,处于稳定平衡状态.载流线圈的磁距:如果线圈为N匝:讨论.§6.6磁介质对磁场的影响(P211)——

外磁场——介质产生的附加磁场

一、磁介质对磁场的影响磁

化

——

磁场对磁场中的物质的作用磁介质

——

在磁场中影响原磁场的物质——

物质磁化后产生附加的磁场，介质内部的磁场——实验表明在介质均匀充满磁场的情况下——

磁介质的相对磁导率——

三类磁介质

顺磁质——

铝、锰、铬、铂、氧、氮、铀

抗磁质——

氯、铜、铋、硫、氢、银等铁磁质——铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金

介质中的磁感应强度二、磁介质磁化机制（了解）

顺磁质——

分子的固有磁矩有一定的量值在外磁场中，分子固有磁矩会沿外磁场方向取向，在宏观上呈现出一个与外磁场同向的附加磁场顺磁体内任一体积元V中，由于分子做无规则热运动，分子磁矩的矢量和为零，宏观上对外不显磁性。顺磁体内的磁场————

在外磁场的作用下，磁体内任意体积元V中分子的附加磁矩的矢量和有一定的量值

抗磁质分子的固有磁矩——在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场抗磁体内的磁场——

铁磁质铁磁质的特点——

在外磁场的作用下能产生很强的附加磁场——

外磁场停止作用后，仍能保持其磁化状态——具有磁滞现象，B和H之间不具有简单的线性关系——

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——纯铁：770ºC，纯镍：358ºC

1.磁化电流无外磁场，所有分子的磁矩矢量和为零，对外不呈现磁性有外磁场时，分子的磁矩的矢量和不为零，产生附加的磁场

——

介质的磁化，在内部产生附加的磁场该磁场可以看作是介质表面上的等效电流产生的——

分子磁矩沿外场的方向整齐排列——与磁矩对应的电流元在介质表面上形成一个大电流环磁化电流

——

出现在介质表面的电流——

长直螺线管内磁介质表面的磁化电流无磁介质，内部磁感应强度充满磁介质，内部磁感应强度——单位长度上的磁化电流单位长度上的自由电流应用三、介质中的安培环路定理（P213）——充满各向同性均匀磁介质(r)的环形螺线管——

应用安培环路定理无介质时有介质时——

磁化电流——矢量对回路的线积分只和包围的自由电流有关——

回路包围的自由电流令——

磁场强度——磁介质中的环路定理

——

在各向同性的均匀非铁磁介质中——磁感应强度与磁场强度的关系

——磁介质中的环路定理

——磁场强度矢量对任意闭合回路的线积分只和包围的自由电流有关例题01一根半径为R的金属导体单芯电缆，它和导电外壁之间充满相对磁导率为r的均匀介质。现有电流I均匀地流过金属导体的横截面，并沿外壁流回。计算磁介质中的磁感应强度分布？自由电流分布具有轴对称性，磁场强度和磁感应强度的分布具有轴对称性。——以轴线上一点O为原点，r半径的圆上，各点磁场强度大小相等，方向沿切线方向。

——选取半径为r的圆为闭合回路应用磁介质中的安培环路定理磁场强度磁感应强度四、铁磁质

铁磁质的磁化规律——铁芯中的B由磁通计上的次级线圈测出通过改变励磁电流，可得到对应的一组B和H的值B~H的关系曲线——磁化曲线

1)起始磁化曲线

线性阶段

H较小时

非线性阶段逐渐增大HB迅速增大磁饱和状态_____H增大到一定值后

_____B不再随着H的增大而增大

2)磁滞曲线——达到饱和后，缓慢减小HB不按原来的曲线减小

H=0时，B0，B＝Br——

剩磁_____ab——完全消除剩磁Br，必须加反向磁场

B=0时，H＝－Hc——

铁磁质的矫顽力___bc——反向磁场继续增加铁磁质磁化达到反向饱和____cd——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

——

磁滞回线铁磁体在交变磁化磁场的作用下，它的形状随之改变——磁致伸缩效应

3)铁磁质的分类

软磁材料矫顽力很小——磁滞回线窄，所围的面积小，磁滞损耗小——如纯铁、硅钢、坡莫合金铁氧体等材料，适用于交变磁场中，常用作变压器继电器、电动机、电磁铁和发动机的铁芯

硬磁材料——矫顽力大，剩磁大、磁滞回线宽，所围的面积大，磁滞损耗大——

如碳钢、钨钢、铝镍钴合金等材料——磁化后能保持很强的