课件--第六章 磁场

1、第六章 磁 场,本章学习要点： 主要内容以此为准； 2. 图片参见课本或参考书； 3. 个别课本没有的图片不作要求； 4. 本课件只供个人学习用，不外传以免纠纷。,引言：基本磁现象 1.磁性,6-1 磁感应强度,3.地磁,4.磁化,以小磁针北极(N极)的指向定义为磁场的方向。,2.磁极(N极、S极)：指磁体两端磁性最强处。,. 磁场 磁感应强度 1. 来源：,运动电荷产生。,磁现象本质：安培分子电流假设。,2.磁场对外表现： 对运动电荷具有磁力作用 对运动的载流导体作功,3.磁场力：,F总是垂直v和B组成的平面。,Fq, Fv； F与有关。,4.定义：磁感应强度 大小：,方向：右手螺旋法则确定

2、,二. 磁通量 磁场中的高斯定理 1. 磁感应线 (1)概念： 曲线上每点的切线方向为该点的磁感应强度方向。,(2)磁感应线的特性： 磁感应线不会相交； 磁感应线是围绕电流的闭合曲线,方向与电流成右手螺旋关系.,2.磁通量：通过某曲面的磁感应线条数。,3.磁场的高斯定理：,三. 毕奥沙伐尔定律,方向：右手螺旋法则确定,四. 几种电流的磁场 1. 长直电流的磁场 长直电流周围某点磁感应强度的大小：,有限长直线电流的磁场：,方向：由右手螺旋法则确定,方向：右手螺旋法则,大小：,2.圆形电流的磁场 圆形电流圆心处磁感应强度的大小： 方向：用右手螺旋法则确定。,3.长螺线管轴线上的磁场 大小： B=0

3、nI 方向： 右手螺旋法则确定,螺线管轴两端点：B=0nI/2,五. 安培环路定理 1. 表述：,2.电流的符号规定,表征磁场特性的定理 1. 磁场的高斯定理：,2. 磁场的环路定理：,6-2 磁场对运动电荷的作用,2.方向：符合右手螺旋法则。,一. 洛伦兹力：,1.大小：,3.特点：洛伦兹力与电荷的速度方向垂直。,二. 带电粒子在均匀磁场中的运动 1.v与B垂直：,圆周半径： 回旋周期：,圆周半径: 回旋周期: 螺距:,2.v与B成角：,3.磁聚焦 原理：从磁场中发射的带电粒子与B的夹角都很小，则：,粒子流虽然回旋半径不同，但螺距近似相等，因而实现重新汇聚。,应用：在电子显微镜等。,三. 质

4、谱仪： 把电量相等而质量不同的带电粒子分离。,(1)离子源射出电量相同而质量不同的正离子。,(2)从狭缝射出速度相同的带电正离子。,1.组成： 离子源、速度选择区、匀强磁场区、照片底片。 2.原理：,(3) 正离子作半径不同的匀速圆周运动。,3.应用：主要用于同位素研究。,四. 霍尔效应,1. 概念： 通电的导电薄片，在与片面垂直的磁场中，其上下表面间会出现电势差的现象。,式中 称为霍尔系数。,实验表明：,霍尔器件是由半导体材料做成,2.霍尔效应的应用 (1) 特斯拉计 原理：,Uab B,(2) 电磁流量计 原理：qE=qvB，且 E=U/D,(3)电磁泵利用磁力来运送导电液体.,Uv 血流

5、量：,6-3 磁场对电流的作用,一.磁场对载流导线的作用 1.安培力,(1)大小：,(2)方向：右手螺旋法则确定。,(3)推导：安培力是导线中所有运动电荷在磁场中所受洛伦兹力 的合力。,(4)例子：分析矩形线圈各载流导线所受安培力,结论是有一力矩作用在线圈上, 要使线圈法线转到磁场B的方向,二.磁场对载流线圈的作用 1.载流线圈的磁矩pm 大小： pm=NIS,方向：pm为线圈法线方向n。,2.载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩M,3.电子的轨道磁矩,原子核外电子的绕核运动，可等效成环形电流，该电流与圆环面积的乘积。,6-4 磁介质和超导体,一. 磁介质和相对磁导率 1.磁介质：,磁化的磁介质会

6、产生附加磁场，B=B0+B,2.磁介质的相对磁导率r：r=B/B0,3.磁介质的分类 (1)顺磁质：r1 (2)抗磁质：r1 (3)铁磁质：r 1，且不是常数,4.介质磁化的解释 (1)顺磁质和抗磁质： (2)铁磁质：,二. 超导体及其抗磁性,1.超导电性：指物质的电阻突然变为零的性质。,2.超导体的主要特性 零电阻率：电阻突然为零的温度叫临界温度Tc。,迈斯纳效应：超导态的超导体具有完全抗磁性。,三. 超导磁体的优越性 1.具强磁场：常用于超导发电机、核磁共振成像装置等。 2.可有很高的电流密度。 3.稳定性好，均匀度高。,地球表面：B约0.5G 人体中： B为10-6G10-7G,1. 机体中的磁场,6-5 生物磁现象 一. 人体的磁特性,2. 人体中生物磁信号的来源,二. 生物磁场的测定 目前常用的是超导量子干涉仪,1. 灵敏度：可达10-15T。,2.结构原理： 核心部分是密封在一个超导屏蔽小盒内的约瑟夫森器件构成的超导环。 屏蔽密封可避免外磁场的干扰。,3. 梯度仪：通常将检测线圈改为梯度仪。 如一阶微分和二阶微分梯度仪。,梯度仪可灵敏的测出其磁通变化。,4. 磁屏蔽室： 用于屏蔽外面的噪声磁场。,1. 心磁图： 63年首次记录到。 可用于某些心脏疾病的诊断。,2. 脑磁图： 68年首次探测到。,三. 磁诊断技术,3. 肺磁图： 73年首次探