第12章磁场中的磁介质2019

第十二章 磁介质中的磁场12-1 一螺绕环的平均半径为R =0.08m, 其上绕有N =240匝线圈, 电流强度为I=0.30A 时充满管内的铁磁质的相对磁导率µr =5000, 问管内的磁场强度和磁感强度各为多少?分析 螺绕环磁场几乎都集中在环内， 磁场线是一系列圆心在对称轴上的圆．如果圆环的截面积很小，可认为环内各点的磁场强度大小相等，等于以平均半径R 为半径的圆上的磁场强度．解 H=nI A/m 2.143A/m 08.0230.02402=⨯⨯==ππR NI T 90.0T 2.14350001047r 0=⨯⨯⨯===-πμμμH H B12-2 在图12-6所示的实验中，环形螺线管共包含500匝线圈, 平均周长为50cm, 当线圈中的电流强度为2.0A 时, 用冲击电流计测得介质内的磁感强度为2.0T , 求这时(1)待测材料的相对磁导率r μ，(2)磁化面电流线密度s j ．分析 磁场强度和磁感强度B 的关系为H H B r 0μμμ==，从而可求出r μ． 解 (1) A/m 2000A/m 5.02500=⨯==L NI nI H7961021040.270r =⨯⨯⨯==-πμμH B (2)由于磁化面电流产生的附加磁感强度为B '=B-B 0，得s 00)(j nI B μμμ=-='则 A /m 1059.1)1(6r 0s ⨯=-=-=nI nI j μμμμ 12-3 将一直径为10cm 的薄铁圆盘放在B 0=0.4×10-4 T 的均匀磁场中, 使磁感线垂直于盘面, 已知盘中心的磁感强度为B c =0.1T, 假设盘被均匀磁化，磁化面电流可视为沿圆盘边缘流动的一圆电流．求(1)磁化面电流大小；(2)盘的轴线上距盘心0.4m 处的磁感强度．分析 铁盘在外磁场B 0中要被磁化, 产生附加磁场．附加磁场与外磁场B 0同向，所以盘中心的磁感强度B c =B 0+B c ˊ．如果将磁化面电流I s 视为沿圆盘边缘流动的圆电流．解 (1)磁化面电流I s 在环心c 处产生的附加磁场的磁感强度为RI B sc20μ='盘中心的总磁感强度为cc B B B '+=0 从已知条件可见，对于铁磁质，有c B B <<0，即cc B B '≈，得 A 1096.72230cs ⨯=='=μμRB B R I c(2)距c 点x 处的磁场可视为外磁场B 0与磁化面电流磁场B ˊ的叠加，即有T 1091.1)(242/32220-⨯=+='x R R I B s μ401031.2-⨯='+=B B B T12-4 半径为R 的载流长直导线，电流强度为I ，外面裹有一层厚度为b 的磁介质，其相对磁导率为r μ，(1)求磁介质中任一点的磁场强度H 和磁感强度B 的大小；(2)若沿磁介质的内外表面流动的磁化面电流方向与轴线平行，试证明二电流等大反向并求其大小．分析 长直载流直导线的磁场线是以轴线为中心的一系列同心圆．应用有磁介质的安培环路定理时只须计算闭合回路所包围的传导电流，而应用真空中的安培环路定理时应计算闭合回路所包围的传导电流和磁化面电流． 解 (1) 介质内rIH B rI H πμμπ2 2===(2) 假设介质为顺磁质，介质内表面磁化面电流I s 方向如图12-4所示，在介质内任一点磁感强度B=B 0+B ’，因rIB πμ2= =0B r I πμ20 r I B πμ2s 0='得rIr I B s πμμπμ2)(200-=='即有 I I )1(r s -=μ设介质外表面磁化面电流为I s ˊ，应用介质中的安培环路定律，可得介质外任一点磁场强度为rI H π2=应用真空中的安培环路定理，介质外有)(d s s 0I I I '++=⋅⎰μl B即 )(2s s 0I I I rB '++=μπrI I I B πμ2)(s s 0'++=又因 B=µ0H=rIπμ20 由以上两式得I I I )1(r s s --=-='μ即介质内外表面磁化面电流大小相等, 方向相反．。

磁学中的磁场对电流和磁介质的影响研究磁学是物理学中的一个重要分支，研究磁场的产生、性质以及与物质相互作用的规律。

磁场是由电流或磁介质产生的，而电流和磁介质又受到磁场的影响。

在磁学中，我们探讨磁场对电流和磁介质的影响，这对于理解磁学的基本原理和应用具有重要意义。

首先，我们来看磁场对电流的影响。

根据安培定律，电流会在磁场中受到力的作用。

当电流通过导线时，周围会形成一个磁场，而磁场会对电流产生力的作用。

这个力的大小和方向由洛伦兹力定律给出。

洛伦兹力定律指出，电流元所受的力与电流元的长度、磁场的强度以及两者之间的夹角有关。

具体来说，当电流元与磁场垂直时，力的大小最大；当二者平行时，力的大小为零。

这一定律不仅解释了电流在磁场中的受力情况，也为电磁感应现象的理解提供了基础。

其次，磁场对磁介质的影响也是磁学研究的重要内容之一。

磁介质是指那些能够被磁场磁化的物质，如铁、镍等。

磁介质在磁场中会发生磁化，即磁矩的方向会发生变化。

这种磁化现象可以通过磁化曲线来描述，磁化曲线反映了磁介质在不同磁场下的磁化程度。

磁介质的磁化程度与磁场的强度、磁介质的特性以及温度等因素有关。

当磁场的强度增大时，磁介质的磁化程度也会增大，但随着磁场的继续增大，磁化程度会趋于饱和。

此外，不同的磁介质具有不同的磁化特性，如铁的磁化能力较强，而铜的磁化能力较弱。

磁介质的磁化程度对于磁场的分布和磁性材料的应用具有重要影响。

除了对电流和磁介质的影响研究，磁场还与其他物理现象密切相关。

例如，磁场与电磁感应现象有着密切的联系。

根据法拉第电磁感应定律，当磁场的强度发生变化时，会在导线中产生感应电流。

这一现象在发电机、变压器等电器设备中得到了广泛应用。

此外，磁场还与磁力线、磁通量等概念有关，这些概念在磁学中起着重要的作用。

总之，磁学中的磁场对电流和磁介质的影响研究是磁学的重要内容之一。

磁场对电流的影响可以通过洛伦兹力定律来描述，而磁场对磁介质的影响则可以通过磁化曲线来分析。