2安培环路定律与安培定律和带电粒子的作用和磁介质2010.ppt

7-4-2 磁场中的高斯定理 §7.5 安培环路定理 7-5-2 安培环路定理的应用 1990年，IBM公司的科学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们在金属镍表面用35个惰性气体氙原子组成“IBM”三个英文字母。 这是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图。 液体中观察原子图象 下图所示的是在电解液中得到的硫酸根离子吸附在铜单晶(111)表面的STM图象。 §7.7 磁场对载流导线的作用 §7.8 磁介质（原子分子组成的任何物质） Is 结论：磁化强度在数值上等于磁化电流面密度，它们之间的关系由右手螺旋法则确定。 a d c b 结论：磁化强度 沿闭合回路的环流，等于穿过回路所包围面积的磁化电流。 7-8-3 磁介质中的磁场 磁场强度 磁介质在磁化后，由于外磁场 和附加磁场 都属于涡旋场。因此，在有磁介质存在时，磁场中的高斯定理仍成立。 1. 有介质存在时的高斯定理 2. 有介质存在时的安培环路定理 定义“磁场强度” 存在磁介质时的安培环路定理： 系数?m称为“磁化率” 结论：磁场强度 沿任一闭合回路的环路积分，等于闭合回路所包围并穿过的传导电流的代数和（在形式上与磁介质中的磁化电流无关）。 单位： 实验指出： 令： 称为磁介质的“相对磁导率” 令： 称为磁导率 （1）在真空中： （2）在顺磁质中： （3）在抗磁质中： Io ?r ?r 例5. 一半径为R1的无限长圆柱形直导线，外面包一层半径为R2，相对磁导率为?r 的圆筒形磁介质。通过导线的电流为I0 。求磁介质内外磁场强度和磁感应强度的分布。 解： R2 R1 Io ?r ?r 7-8-4 铁磁质 铁磁质是一种强磁质，磁化后的附加磁感应强度远大于外磁场的磁感应强度，因此用途广泛。铁、钴、镍以及许多合金都属于铁磁质。 1. 磁滞回线 a o H B Br -Hs Hs b c d e f Hc Oa: 起始磁化曲线 Hs : 饱和磁场强度 Br : 剩余磁感应强度 Hc : 矫顽力 铁磁质的特点： 能产生非常强的附加磁场B′甚至是外磁场的千百倍。而且与外场同方向。 B 和H 呈非线性关系，? 不是一个恒量。 高? 值。 磁滞现象，B 的变化落后于H的变化。 铁磁质的分类： H B 软磁材料： 磁滞回线细而窄，矫顽力小。 磁滞损耗小，容易磁化，容易退磁，适用于交变磁场。如制造电机，变压器等的铁芯。 硬磁材料： H B 磁滞回线较宽，剩余磁感应强度和矫顽力都比较大。 适合于制造永磁体 H B 矩磁材料： 磁滞回线接近于矩形，剩余磁感应强度Br接近于饱和磁感应强度Bs。 适合于制作记录磁带及计算机的记忆元件。 2. 磁畴 磁畴大小： 每个磁畴所含分子数： 根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。这些区域称为“磁畴”. 用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞损耗以及居里点。 单晶磁畴结构示意图 多晶磁畴结构示意图 铁磁质在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的移动和磁畴内磁矩的转向。 自发磁化方向逐渐转向外磁场方向（磁畴转向），直到所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列时，铁磁质就达到磁饱和状态。 铁的居里点：T = 1040K 镍的居里点：T = 631K P L 解 取一段电流元 结论：任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同. 例 2 求 如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 . 直接用安培定律积分如何求? P L 直接用安培定律积分如何求? 均匀磁场中闭合导线回路受的安培力? 例题3、 半径为 R 的平面圆形线圈中载有电流I2，另一无限长直导线 AB 中载有电流 I1设 AB 通过圆心，并和圆形线圈在同 一平面内（如图）,求圆形线圈所受的磁力; A B 例题3、 半径为 R 的平面圆形线圈中载有电流I2，另一无限长直导线 AB 中载有电流 I1设 AB 通过圆心，并和圆形线圈在同 一平面内（如图）,求圆形线圈所受的磁力; A B A B A B r x ? I2 I1 例4 . 无限长直载流导线通有电流I1 ，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2 。（如图所示）求：长为L的导线所受的磁场力。 解： dx