大学物理51402240.ppt

一.洛仑兹力 设带电粒子q以初速 进入均匀磁场 对正电荷载流子 讨论： 导体中自由电子的浓度很大(约1029/m3)，霍耳效应不明显；半导体有明显的霍耳效应； n型半导体：载流子以电子为主 p型半导体：以带正电的空穴为主 [例10]一载有电流I、半径为R的半圆形导线, 放在均匀磁场中, 磁场与导线平面垂直, 求该导线所受安培力。 讨论： 对任意形状的导线，在任意方向的均匀磁场中，可用等效直导线方法计算所受磁力； 闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零。 [例12]如图的导线，通有电流I，放在一个与均匀磁场垂直的平面上，求此导线受到的磁力。 [例13]一圆柱形磁铁N极的正上方水平放置半径为R的导线环，其中电流I沿顺时针方向(俯视)流动。导线所在处磁场方向都与竖直方向成角? 。求导线环所受的磁场力。 解：在环上取电流元 ，所受磁力 载流线圈的法向：右手四指沿电流流动方向弯曲，大姆指所指方向 矢量式 ? =0：线圈受到的磁力矩为零 均匀磁场中的载流线圈所受合力为零，但力矩不为零 [例14]长直载流导线周围磁感应强度大小可表示为B=k/r，k为常数，r为场点至直导线的距离。一长宽分别为a和b的矩形载流线框放在直导线一侧，求此时该线框受到的磁场力。 解：四边受磁力方向如图，大小为 一.磁力对载流导线的功 [例15]半径R、载流I的半圆形闭合线圈共有N匝，当均匀外磁场方向与线圈法向成60o角时，求?线圈的磁矩；?此时线圈所受磁力矩；?从该位置转到平衡位置，磁力矩所作的功 ?线圈从该位置转到平衡位置时 一.磁介质的分类 二.顺磁质和抗磁质的微观解释 1.抗磁质的微观解释 2.顺磁质的微观解释 以充满各向同性均匀顺磁质的螺绕环为例 实验表明，在各向同性磁介质中 [例16]半径为R1的无限长圆柱导体(? ? ?0)，外有一半径为R2的无限长同轴圆柱面，两者间充满相对磁导率为?r的均匀磁介质。设电流I从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。求磁场的分布。 解：作半径为r的圆周为积分回路L 五.铁磁质 1.铁磁质的基本性质 磁滞现象 2.铁磁质的微观解释 磁畴：相邻原子中的电子自旋磁矩自发地平行排列，形成一个个小的自发磁化区 外加磁场 磁场较弱：自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大，反之则逐渐缩小(畴壁运动) 去除外磁场：分裂成许多磁畴。由于掺杂和内应力等原因，磁畴之间存在摩擦阻力，使磁畴不能恢复到磁化前的杂乱排列状态 相对磁导率 ?r 1：一般可达102~104，最高可达106 ? 随H而变化，即B与H之间是非线性关系 起始磁化曲线 Br: 剩余磁感应强度 Hc:矫顽力 磁滞回线 铁磁质有一临界温度Tc---居里点 工作温度高于Tc时，铁磁质将丧失其铁磁性而转化为顺磁质 无外磁场：各磁畴磁化方向杂乱无章 ----对外不显磁性 方向相反，相互抵消 方向沿水平向左 ----向磁场较强的区域运动 导线1在导线2处所产生的磁感应强度大小为： 方向如图 §11-6 平行载流导线间的相互作用力 对导线2上任一电流元的作用力 大小为 方向由导线2垂直指向导线1 同理有 方向与 相反 单位长度所受力的大小： 安培的定义：真空中相距1m的两无限长而圆截面极小的平行直导线中载有相等的电流时，若每米长度导线上的相互作用力正好等于 ，则导线中的电流为1A。 cd 受水平向右的安培力作用 移动到c’d’时 §11-7 磁力的功 d? 二.磁力对载流线圈的功 线圈从?1转到?2时 以上结果具有普遍意义，即电流I 不变时，磁力的功或磁力矩的功为 d? 解： ?线圈磁矩 ?磁力矩大小为 方向竖直向上 磁力矩作正功，它使夹角减少到零 ：真空中的磁感应强度 ：磁介质磁化而产生附加磁场 磁介质中的磁感应强度为 §11-8 磁介质中的磁场 定义 ----相对磁导率 根据?r的不同，磁介质分为三类： 顺磁质：?r1, 即BB0，这是因 与 同向所致，如锰、铝、氧等 抗磁质：?r1, 即BB0，这是因 与 反向所致，如铜、氢、硫等 铁磁质：?r1, 即BB0，这是因为 不但与 同向，且比B0大得多，如钴、铁、镍等 顺磁质和抗磁质: ----弱磁性物质 铁磁质： ?r1 ----强磁性物质 ?r ? 1?10-5 ? 1 定义 ----磁化率 顺磁质：?m 0 抗磁质：?m 0 铁磁质：?m很大 分子固有磁矩 ：分子中所有的电子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 无外磁场作用时，抗磁质分子的固有磁矩为零，顺磁