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10磁场中的磁介质
理论上可以证明:B与 ?成任意角度时,附加磁矩总与磁场方向相反。 在抗磁性物质中,每个分子在整体上无固有磁矩,这是因为其中各个电子原有的磁矩方向不同,相互抵消了。在加了外磁场后,每个电子的感生磁矩却都与外磁场方向相反,从而整个分子内将产生与外磁场方向相反的的感生磁矩。这便是抗磁效应的来源。 磁化电流 介质对磁场作用的响应——产生磁化电流 磁化电流不能传导,束缚在介质内部,也叫束缚电流。 它也能产生磁场,满足毕奥-萨伐尔定律,可以产生附加场B’ 附加场反过来要影响原来空间的磁场分布。 各向同性的磁介质只有介质表面处,分子电流未被抵销,形成磁化电流 磁化电流与传导电流比较 传导电流--载流子的定向流动,是电荷迁移的结果,产生焦耳热, 磁化电流--磁介质受到磁场作用后被磁化的后果,是大量分子电流叠加形成的在宏观范围内流动的电流,是大量分子电流统计平均的宏观效果 相同之处:同样可以产生磁场,遵从电流产生磁场规律 不同之处:电子都被限制在分子范围内运动,与因电荷的宏观迁移引起的传导电流不同;分子电流运行无阻力,即无热效应 磁化的后果 三者从不同角度定量地描绘同一物理现象 ——磁化,之间必有联系,这些关系——磁介质磁化遵循的规律 一、计算磁感应强度B 1 毕奥-萨伐尔定理(和磁场叠加原理) (1)内容:数学表达式,物理量含义,主要结论 (2)步骤: 选取 微元 ,写出dB,标方向 建坐标,投影积分, 求出大小和方向。 注意分析对称性 (3)基本题型: 线电流元叠加 (4)主要结论: 一段载流直导线的磁场 特例:无限长 半无限长 2、安培环路定理 (1)内容,表达式,各物理量含义,理解 (2)解题步骤: 对称性分析(分析B的大小、方向特点) 选取合适的环路 用环路定理计算磁场 例1 均匀带电刚性细杆AB,线电荷密度为?,绕垂直于直线的轴O以? 角速度匀速转动(O点在细杆AB延长线上).求: (1) O点的磁感强度; (2) 系统的磁矩; (3) 若a b,求B0及pm 特点: 电流元在其直线延长线方向不产生磁场 在以电流元为轴线的圆上,磁感应强度大小处处相等,方向沿着圆的切向方向,与电流元方向成右手关系 圆形载流导线轴线上 圆弧形载流导线圆心处 b P I 圆电流元的叠加 圆盘 无限长载流导线的叠加 圆电流中心 N---分数和整数 原因:各电流元在中心产生的磁场方向相同 载流圆线圈轴线上的磁场 在真空的恒定磁场中,磁感强度 沿任一闭合路径的积分的值,等于 乘以该闭合路径包围各电流的代数和. 电流 I 正负的规定: I 与 L 成右螺旋时, I 为正;反之为负. (3)基本题型及结论: 无限长载流长圆柱 无限大均匀载流平面 密绕螺绕环或螺线管 (1)载流导线在非均匀磁场中受力 二、磁场力1、载流导线的安培力 方向: (2)在均匀磁场中受力 ? I (3)任意平面线圈在均匀场中磁力矩 线圈的运动只有转动而无平动。 r e r I S 解:(1) 对r~r+dr段,电荷 dq = l dr,旋转形成圆电流.则 它在O点的磁感强度 方向垂直纸面向内. (2) (3) 若a b,则 过渡到点电荷的情况. 垂直纸面向内 2、如图所示,一内外半径分别为 、 , 电荷面密度为 ? 的均匀带电薄圆板(?0),在铅直平面内绕过中心O点的水平轴以匀角速度? 旋转,求: (1)O点处的磁感应强度; (2)圆板产生的磁矩; (3)如在水平方向加均匀 外磁场B(与圆板共面), 计算圆板所受磁力矩。 解(1)在离轴O为r处取宽为dr的带电环, 旋转时产生的电流 此电流在O点产生的磁场为 方向垂直出纸面。 (2)带电环产生的磁矩值 圆板产生的磁矩值 方向垂直出纸面。 (3)圆板在外磁场中所受磁力矩 磁力矩值 方向沿纸面向上。 19 磁场中的介质 物理学 第五版 物理学 第五版 磁场复习 一 磁介质 磁化强度 1 磁介质对磁场的影响 介质磁化后的 附加磁感强度 介质中总磁感强度 真空中的磁感强度 真空中的磁感强度 铁磁质:在外磁场中能产生很强的与外场同方向的附加磁场。 顺磁质:附加磁场与外磁场同向 抗磁质:附加磁场与
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