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《大学物理磁场图》PPT课件

目录磁场基本概念与性质恒定电流产生磁场磁场中物质性质电磁感应原理及应用现代磁学进展与前沿技术实验方法与技巧指导

01磁场基本概念与性质

磁场是存在于磁体周围的一种特殊物质，它对放入其中的磁体产生磁力作用。磁场定义磁场可以用磁感线形象地描述，磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。描述方法磁场定义及描述方法

表示磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示，单位是特斯拉（T）。磁感应强度磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极所指的方向。方向磁感应强度与方向

洛伦兹力运动电荷在磁场中所受到的力，称为洛伦兹力。其方向垂直于电荷运动方向和磁场方向所构成的平面，并遵循左手定则。霍尔效应当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象称为霍尔效应。洛伦兹力与霍尔效应

铁磁性物质在磁场作用下被磁化的现象称为磁化现象。根据磁化后去磁的难易程度可分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料容易磁化也容易去磁，如纯铁、硅钢等；硬磁材料不容易去磁，也称为永磁材料，如钴钢、铝镍钴等。磁化现象及分类分类磁化现象

02恒定电流产生磁场

010203奥斯特实验首次揭示了电流能够产生磁场的现象，为电磁学的发展奠定了基础。安培环路定理描述了磁场与电流之间的关系，是电磁学的基本定律之一。磁场方向与电流方向的关系根据右手定则，可以确定磁场方向与电流方向之间的关系。奥斯特实验与安培环路定理

定量描述了电流元在空间任意点产生的磁场强度和方向。毕奥-萨伐尔定律应用举例磁场叠加原理利用毕奥-萨伐尔定律可以计算长直导线、圆环和螺线管等电流分布产生的磁场。多个电流元在空间任意点产生的磁场强度遵循矢量叠加原理。030201毕奥-萨伐尔定律及应用

根据毕奥-萨伐尔定律，可以推导出长直导线周围磁场的分布规律。长直导线产生磁场通过计算圆环上各电流元在空间任意点产生的磁场，再进行矢量叠加，可以得到圆环产生的磁场分布。圆环产生磁场利用安培环路定理和磁场叠加原理，可以计算螺线管内部和外部的磁场分布。螺线管产生磁场长直导线、圆环和螺线管产生磁场

电流分布对产生磁场影响电流密度对磁场的影响电流密度越大，产生的磁场强度越强。电流方向对磁场的影响电流方向改变时，产生的磁场方向也会相应改变。电流形状对磁场的影响不同形状的电流分布会产生不同的磁场分布，例如直线电流、环形电流和螺线管电流等。

03磁场中物质性质

ABDC高导磁性铁磁性物质在磁场作用下容易被磁化，具有很高的导磁率。磁畴结构铁磁性物质内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴。磁滞现象当铁磁性物质受到交变磁场作用时，其磁感应强度B的变化滞后于磁场强度H的变化，这种现象称为磁滞。剩磁和矫顽力铁磁性物质在去掉外磁场后，仍保留一定的磁性，称为剩磁。使铁磁性物质的剩磁消失所需的最小反向磁场强度称为矫顽力。铁磁性物质及其特点

顺磁性物质在磁场中产生的磁矩与外磁场方向相同，但磁化率较小（10^-5~10^-3量级）。如O2、N2等气体和稀土金属。铁磁性物质在磁场中产生的磁矩与外磁场方向相同，磁化率很大（10^-3量级）。如Fe、Co、Ni等金属及其合金。抗磁性物质在磁场中产生的磁矩与外磁场方向相反，磁化率为负值且绝对值很小。如Cu、Zn等金属和Si、P等非金属。抗磁性、顺磁性和铁磁性比较

居里温度铁磁性物质从铁磁状态转变为顺磁状态的临界温度称为居里温度。在此温度下，物质的铁磁性消失，变为顺磁性。磁滞回线表示铁磁性物质在交变磁场中B与H关系的闭合曲线。它反映了铁磁性物质的磁滞现象、剩磁和矫顽力等特性。居里温度和磁滞回线

某些物质在低温下电阻突然消失的现象称为超导现象。此时物质内部电子流动不再受到阻碍，形成无阻电流。超导现象超导体除了具有零电阻特性外，还具有完全抗磁性，即超导体内部产生的感应磁场与外磁场大小相等、方向相反，使得超导体内部的磁场为零。这种现象称为迈斯纳效应或完全抗磁性。迈斯纳效应超导现象与迈斯纳效应

04电磁感应原理及应用

03感应电动势的方向由楞次定律确定。01法拉第电磁感应定律的内容当导体回路在变化的磁场中或导体回路在恒定的磁场中运动时，导体回路中就会产生感应电动势。02感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比。法拉第电磁感应定律

感应电流的方向总是要使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律的内容两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。互感现象反映两个线圈间互感大小的物理量，与线圈的形状、大小、相对位置及周围媒质有关。互感系数楞次定律和互感现象

线圈中自身电流变化时，它所产生的变化的磁场又在线圈中产生