磁场的来源.ppt

例25-13 一段导线产生的磁场。如图所示，一个四分之一圆弧导线通有电流I。电流通过导线上直线的一段流进和流出。直导线沿圆形部分的圆心C点的半径方向。求C点的磁场。 解题思路：因为dl和r平行，直线部分的电流在C点不产生磁场。 圆弧部分每个dl在C点产生dB方向相同，垂直纸面向里（右手定则）。 解：圆弧部分产生的 dB为 我们对四分之一个圆弧积分， 思考题： 求圆心处的磁感应强度 的大小，方向 水平段： 将导线分成三段： 水平段 大圆弧段 小圆弧段 大圆弧段 小圆弧段 §25-7 磁性材料——铁磁质 条形磁铁：类似“磁偶极子” 对比“电偶极子” 永磁铁吸引碎铁屑 铁磁质的磁性来源 磁畴 “箭头”代表磁畴的磁化方向 未磁化的铁片：磁化方向随机排列，相互抵消 磁铁：磁化方向平行外磁场 未磁化 磁化 把一块未磁化的铁块放置到强磁场中就可以变成一块磁铁。 敲击、加热等方式可以让磁铁的磁性消失，原因就是让磁畴排列无序化。 磁性材料被加热到某一个特定温度之上后，无法再获得磁性，这个温度叫做居里温度 *§25-8 电磁体和螺线管——应用 由于螺线管磁场是每个闭合回路中场的叠加，因而其内部电磁场可以非常大。这个螺线管就像一个磁铁，根据闭合回路中电流方向的不同，其一端可以看做N极另一端可以看做S极。 电磁体：铁块放入螺线管中的装置。其磁场会由于铁块被电流激发的磁场所磁化而显著增加。 电磁体中的铁合金可以由于电流的开关而很轻易的产生或者失去磁性，也称”软磁铁”。 应用——门铃 其应用装置是由螺线管和部分放入其中的铁合金杆组成。当回路因为按铃而闭合后，线圈将会立刻成为磁铁并且吸引铁合金杆。合金杆被拉入线圈并击打门铃。 应用——电磁过电保护器 现在用于保护房屋建筑免于因过载而着火的过电保护回路不仅是热学装置，还是一个电磁敏感装置。当电流高于一定水平时，它产生的电磁场将拉动铁盘阻断如图中所示的连接。在更高级的过电保护装置中，将包括接地故障回路阻断装置，其中就应用了螺线管。电磁过电保护装置反应迅速（10毫秒以内），并且用于应对建筑中出现的高电流。 *§25-9 磁性材料中的磁场；磁滞 螺线管内部的磁场B0的表达式 如果放一块铁磁材料在螺线管内部，磁场会显著增大成百上千倍，因为铁块中的磁畴在外磁场的作用下被排列整齐，从而激发磁场 外磁场，由电流激发 附加磁场，由铁磁质产生 替代 ，螺线管内部的总磁场： 对于铁磁质来说， 比 大得多 带铁芯螺绕环 最初铁芯没被磁化，螺绕环也没通电流（a点）。然后慢慢增加电流I， B0随I线性增加。总磁场B也增加， b点代表全饱和的70%。如果B0继续增加，曲线会增加得非常缓慢 接下来，假定外磁场由于螺绕环中电流的减小而减弱。随着电流减小到零（c点），磁畴没有完全变成随机取向，一些永磁仍然存在。如果接下来电流被反向，足够多的磁畴转向反方向，以致B=0（d点）。随着反向电流逐渐增大，铁在相反方向接近饱和（e点）。最后，如果电流再次减小到零，然后按原方向增加，总磁场沿曲线efgb变化，再次在b点接近饱和。 注意在这个循环中，磁场没有穿过a点。曲线没有回溯在相同的路径，这叫做磁滞。曲线bcdefgb被称为磁滞回线。在这个回路中，大部分能量由于磁畴的重新排列转变成热能。 磁滞回线的宽和窄分别对应材料磁性的“硬”和“软” “硬”磁性：制作永磁体 “软”磁性：用于变压器等，能量损耗小 消磁：重复反转电流并减小它的磁场来实现 图 退磁过程的连续磁滞回线 图 软铁的磁滞回线 *§25-10 顺磁性和抗磁性 非铁磁性物质的分类： 相对磁导率Km 磁化率χm= Km－1 顺磁质 磁导率μ比μ0略大 抗磁质 磁导率μ比μ0略小 顺磁质： Km＞1且χm＞0 抗磁质： Km＜1且χm＜0 距离长直导线为r 处的磁场B正比于导线中的电流I，反比于距离r，磁感应线是以导线为轴心的同心圆： 安培定理说明沿任意闭合回路对磁场 的线积分等于 乘以包围在回路内的电流的代数和 ： 一根长直密绕螺线管内部的磁感应强度为， 其中n是单位长度上的线圈匝数，I是每匝线圈的电流。 运用毕奥-萨伐尔定律计算已知电流形状的磁场： 其中 是沿电流I方向所取电流元在空间任一点P产生的磁场， 是从线元 指向场点P的位矢， 是 方向的单位矢量。总磁场 是对所有 的积分。 铁和少数其他材料可以被制成强永磁体，故称做铁磁体。铁磁性材料由微小磁畴（即微小磁铁）组成，在永磁体中磁畴倾向