大學(xué)物理學(xué)34第十一章11-8 載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力 11-9 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)

1、大學(xué)物理學(xué)電子教案安培力與磁力矩 11-8 載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力11-9 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)復(fù) 習(xí)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)高斯定律安培環(huán)路定理帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的力S一 安 培 力洛倫茲力 由于自由電子與晶格之間的相互作用，使導(dǎo)線在宏觀上看起來(lái)受到了磁場(chǎng)的作用力 . 安培定律 磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用力11-8 載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力 有限長(zhǎng)載流導(dǎo)線所受的安培力 安培定律 意義 磁場(chǎng)對(duì)電流元作用的力的大小為 的方向垂直于 和 所組成的平面, 且與 同向 . 例 1 設(shè)在真空中有兩根相距為d 的無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線， 分別通以電流 和 ，且電流的流向相同，試求單位長(zhǎng)度上的導(dǎo)線所受的安培力為多少？解： 國(guó)際單位制

2、中電流單位安培的定義 在真空中兩平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的電流，當(dāng)兩導(dǎo)線每單位長(zhǎng)度上的吸引力為 時(shí)，規(guī)定這時(shí)的電流為 1 A （安培）. 問(wèn) 若兩直導(dǎo)線電流方向相反二者之間的作用力如何？可得ABCo根據(jù)對(duì)稱性分析解 例 2 如圖一通有電流 的閉合回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場(chǎng)中，回路平面與磁感強(qiáng)度 垂直 .回路由直導(dǎo)線 AB 和半徑為 的圓弧導(dǎo)線 BCA 組成 ，電流為順時(shí)針?lè)较? 求磁場(chǎng)作用于閉合導(dǎo)線的力.因ACoB由于故 注意：可以證明，在均勻磁場(chǎng)中，任意形狀的載流導(dǎo)線閉合回路的平面與磁感強(qiáng)度垂直，此閉合回路不受磁場(chǎng)力的作用. M,N O,PMNOPI二 磁場(chǎng)對(duì)

3、載流線圈的力矩如圖 均勻磁場(chǎng)中有一矩形載流線圈MNOPMNOPI M,N O,P線圈有N 匝時(shí)（適用于任意線圈）IB. . . . . . . . . . . . . . . . .IBB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡討 論1） 方向與 相同2）方向相反3）方向垂直力矩最大 結(jié)論: 均勻磁場(chǎng)中，任意形狀剛性閉合平面通電線圈所受的力和力矩為與 成右螺旋0pqq=穩(wěn)定平衡非穩(wěn)定平衡 磁矩一 磁介質(zhì) 磁化強(qiáng)度介質(zhì)磁化后的附加磁感強(qiáng)度真空中的磁感強(qiáng)度 磁介質(zhì)中的總磁感強(qiáng)度順磁質(zhì) 抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)（鐵、鈷、鎳等）（鋁、氧、

4、錳等）（銅、鉍、氫等）弱磁質(zhì)1 磁介質(zhì)11-9 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)無(wú)外磁場(chǎng)順 磁 質(zhì) 的 磁 化分子圓電流和磁矩有外磁場(chǎng)2 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化 同向時(shí) 反向時(shí)無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)抗磁質(zhì)分子磁矩為零 抗磁質(zhì)的磁化抗磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)3 磁化強(qiáng)度分子磁矩的矢量和體積元單位（安/米）抗磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)順磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng) 意義 磁介質(zhì)中單位體積內(nèi)分子的合磁矩.二 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 磁場(chǎng)強(qiáng)度+磁矩磁化電流面密度磁化強(qiáng)度DCAB傳導(dǎo)電流磁化電流+DCAB磁場(chǎng)強(qiáng)度 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 線性磁介質(zhì)（磁化率）相對(duì)磁導(dǎo)率磁 導(dǎo) 率 線性磁介質(zhì) 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 順磁質(zhì)（非常數(shù)）抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)I 例 有兩個(gè)半徑分別為 和 的“無(wú)限長(zhǎng)

5、”同軸圓筒形導(dǎo)體，在它們之間充以相對(duì)磁導(dǎo)率為 的磁介質(zhì).當(dāng)兩圓筒通有相反方向的電流 時(shí)，試 求（1）磁介質(zhì)中任意點(diǎn) P 的磁感應(yīng)強(qiáng)度的 大小;（2）圓柱體外面一點(diǎn) Q 的 磁感強(qiáng)度.解 對(duì)稱性分析I同理可求II1. 磁 疇無(wú)外磁場(chǎng)有外磁場(chǎng)2. 磁化曲線 磁滯回線三 鐵磁質(zhì)O順磁質(zhì) 磁滯回線矯頑力 由于磁滯，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度減小到零（即 ）時(shí)，磁感強(qiáng)度 ，而是仍有一定的數(shù)值 ， 叫做剩余磁感強(qiáng)度(剩磁). 當(dāng)外磁場(chǎng)由 逐漸減小時(shí)，磁感強(qiáng)度 B并不沿起始曲線 0P 減小 ，而是沿 PQ比較緩慢的減小，這種 B的變化落后于H的變化的現(xiàn)象，叫做磁滯現(xiàn)象 ，簡(jiǎn)稱磁滯.O磁滯回線3. 鐵磁性材料O軟磁材料O硬磁材料O矩磁鐵氧體材料 實(shí)驗(yàn)表明，不同鐵磁性物質(zhì)的磁滯回線形狀相差很大.4. 磁屏蔽 把磁導(dǎo)率不同的兩種磁介質(zhì)放到磁場(chǎng)中，在它們的交界面上磁場(chǎng)要發(fā)生突變，引起了磁感應(yīng)線的折射.磁屏蔽示意圖小 結(jié)安培力磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用磁介質(zhì)、磁化強(qiáng)度磁介質(zhì) 磁介質(zhì)的磁化 磁化強(qiáng)度磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律磁