稳恒磁场与磁介质小结
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教学要求磁感应强度[1]磁力线[2]磁通量[1]磁场的高斯定理[2]毕-萨定律[1]安培环路定理[1]安培定律[1]磁场对平面载流线圈的作用[1]载流线圈的磁矩[2]洛伦兹力[1]磁介质及其磁化[3]铁磁质的特性[3]磁场强度[2]各向同性介质中H和B的关系[3] 介质中的安培环路定理[2]Bd F maxIdl稳恒磁场小结 1.磁感应强度定义B 的大小:l I dF B d max =物理意义:单位电流元在该处所受的最大安培力。
B 的方向:l Id F d⨯m ax右旋关系B的单位:特斯拉(T)2.毕−萨−拉定律真空磁导率 A /m T o⋅⨯=-7104πμ 叠加原理 ∑=ii B B ,⎰=B d B 3.通过整个曲面S 的磁通量SB sm d ⋅=Φ⎰单位:韦伯(Wb)磁通量的计算r Bφ 1φ 2aI4.磁场的高斯定理=⋅⎰SS d B5.安培环路定理:∑⎰=⋅内I l B Lo μd6.B的计算(1) 毕−萨−拉定律+叠加原理; (2) 安培环路定理; (3) 运动的电荷产生的磁场30 4rrv q B ⨯=πμ 几种典型电流的B♦一段载流直导线()210cos cos 4φφπμ-=r IB ♦无限长载流直导线 r IB πμ20=♦无限长均匀载流薄圆筒r IB B πμ200==外内,oθIR♦无限长载流密绕直螺线管,细螺绕环 00≈=外内,B nI B μ ♦半无限长载流密绕直螺线管nI B 021μ=♦圆电流圈的圆心和轴线上())(xR ISB R IB /不必记轴线中心23220022+==πμμ ♦一段圆弧(圆心角θ)中心的磁感应强度πθμ220R I B =♦无限大均匀载流平面 大小 20iB μ= 方向(右手定则), i ----电流面密度——通过垂直电流方向的单位长度上的电流。
iI平面载流线圈S I P m=♦平面载流线圈的磁矩磁偶极子,磁偶极矩.7.安培定律B l Id F d ⨯=, ()⎰⨯=l B l Id F结论(1).均匀磁场中任意形状载流导线所受合力等于通有同样电流的直导线所受合力。
稳恒磁场小结稳恒磁场是指磁场的大小和方向都不随时间而变化的磁场。
在物理学中,磁场的产生是由电荷运动而引起的,因此稳恒磁场可以通过电流来产生。
在这篇文章中,我们将讨论稳恒磁场的性质、产生、应用及相关实验等内容。
稳恒磁场可以被表示为磁感应强度B,B的方向与磁力线相同。
磁力线是从磁北极流向磁南极的。
磁北极与磁南极的定义与地球上的地理北极和地理南极不同。
在磁力线中,磁感应强度越强,磁力线越密集。
在稳恒磁场中,磁场与电流有一个简单的关系。
电流与磁场的方向关系可以由安培定则来确定。
安培定则的核心思想是:当一条电流元素通过一点时,该电流元素造成的磁场再该点的贡献方向与电流元素方向的右手定则相同。
该定则可以通过实验验证。
另外,稳恒磁场还有一个重要的特性:在稳恒磁场中,不会存在单独的磁极。
总有一个磁极与之相对应。
这一特性被称为“磁偶极子”的性质。
稳恒磁场可以通过电流来产生。
当电荷经过导线时,它会产生磁场。
当电流在圆环上流动时,会产生一个垂直于圆环平面的磁场。
在物理学实验中,通常使用初始磁场为零的可调电阻来产生电流。
通常使用Hall电效应来测量电阻中电流的强度。
在Hall电效应中,将电阻放在强磁场中,当电流通过电阻时,电阻中的电子会受到洛伦兹力的影响,使得电阻中的电子发生偏转,最终在一个方向上聚积起来。
这个方向与电流方向垂直,并形成Hall电压。
由于稳恒磁场的特性,它在许多领域中都有应用。
在现代物理学中,稳恒磁场用于粒子加速器中的磁铁,可以帮助加速器中的粒子定向行进。
磁共振成像是另一个使用稳恒磁场的重要技术。
在磁共振成像中,磁场中的氢原子核可以被用于诊断人体内部的病变。
磁场中的氢原子核的性质是由磁场强度的大小和方向所决定的,因此磁共振成像需要一个非常稳定的磁场。
在物理学中,稳恒磁场还可以用来研究磁性材料和磁性现象。
通过使用稳恒磁场,可以测量磁材料的磁场和演示磁现象。
此外,稳恒磁场还可以用来研究交变磁场的行为,在许多相对论简化模型中,也常使用稳恒磁场。
作业11.1、11.211.4、11.8、11.9、11.15、11.1787磁介质90顺磁质B B >(铝、氧、锰等)弱磁质B B >>铁磁质(铁、钴、镍等)强磁性物质B B <抗磁质(铜、铋、氢等)弱磁质抗磁质顺磁质SI SI B L宏观上构成沿介质表面的等效环形电流, 称为表面束缚电流或磁化电流。
B AI 0I cbad.l113五、磁场对载流导线和运动电荷的作用(1)磁场对载流导线的作用力—安培力微分形式积分形式B l I F ⨯=d d Bl I F l⨯=⎰d 其中,是载流导线上的电流元,是所在处的磁感应强度。
l Id l I d B(2)均匀磁场对平面载流线圈的作用合力=∑F 磁力矩B p M m ⨯=式中,是载流线圈的磁矩,,其中N 是线圈匝数,I 是线圈中的电流,S 是线圈的面积,且S 的方向与电流环绕方向满足右螺旋法则。
m p S NI p m=114(3)磁力的功⎰=m1m2m d ΦΦΦI A mm1m2)(ΦI ΦΦI ∆=-=磁力的功等于电流强度I 乘以通过回路磁通量的增量∆Φm 。
(4)磁场对运动电荷的作用Bq F⨯=v 洛仑兹力:116六、磁介质(1)磁介质的分类抗磁质1<r μ顺磁质1>r μ铁磁质1>>r μ(2)磁介质的磁化在外磁场中固有磁矩沿外磁场的取向或感应磁矩的产生使磁介质的表面(或内部)出现束缚电流。