第7章 磁介质
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一、判断题(请分别在正确或错误的命题前面括号中打“√”或“×”)第一章静电场的基本规律()1、等势面上任意两点之间移动电荷,电场力所做的功为零.()2、等势面上场强处处为零.()3、等势面上任意两点的电势是相等()4、电场线方向即为场强方向()5、若高斯面内没有自由电荷,则高斯面上各点的电场强度为零.()6、在静电场中,沿电场线方向,电势一定下降.()6、在静电场中,沿电场线方向,电势越来越低.()7、《电磁学》教材在静电场部分讲述了的二个叠加原理()8、《电磁学》教材在静电场部分只讲述了场强叠加原理和电势叠加原理.()9、在静电场中,电场线是实际存在的曲线.()10、任何电荷的相互作用都是通过电场来传递的.()11、只有静电场具有某种对称性时,才能用静电场的环路定理求解.()12、只有静电场具有某种对称性时,才能用静电场的高斯定理求解..()13、任何两条电场线都不可能相交.()14、静止电荷之间的的相互作用不需要任何媒介.()15、电场强度大的地方电势高,电势高的地方电场强度也一定大.第二章有导体时的静电场()1、处于外电场中的中性导体或带电导体,达静电平衡时,导体处处无电荷分布.()2、处于外电场中的带电导体,达静电平衡时,导体处处无电荷分布.()3、处于外电场中的带电导体,达静电平衡时,导体内部无电荷分布。
()4、凡接地导体其表面必处处无电荷.()5、空腔导体内的带电体在腔外产生的场强一定为零.()6、由于静电感应,在导体表面的不同区域出现异号电荷时,导体不再是等势体,导体表面也不是等势面.()7、空腔导体内的带电体在腔外产生的场强为零.()8、导体达到静电平衡时,导体内部场强处处为零,导体是等势体,导体表面是等势面.()9、处于外电场中的导体,达到静电平衡时,导体内部的场强和电势都处处为零.()10、孤立导体球接地后,表面电荷密度处处为零.第三章静电场中的电介质()1、极化电荷与自由电荷按同样规律激发电场.()2、极化电荷与自由电荷各以不同规律激发电场.( )3、由0S d q ⋅=⎰⎰D S 可知,电位移矢量D 仅与自由电荷有关.( )4、描述电介质极化程度的物理量有位移极化、取向极化、极化强度.( )5、极化强度是描述电介质极化程度的物理量.( )6、极化电荷体密度和极化电荷面密度均与极化强度有关.( )7、自由电荷可以迁移,而极化电荷不能迁移.第四章 恒定电流和电路( )1、不含源支路的电流必从高电势流向低电势.( )2、若一复杂电路共有n 个节点,则只有 (1-n )个节点方程是独立的.( )3、在任何电路中,电功等于焦耳热.( )4、电源内部非静电力起主导作用;在外电路中,没有非静电力.( )5、在恒定电流电路中,电源内部非静电力起主导作用,在外电路中电场力起主导作用. ( )6、在恒定电流电路中,电荷守恒定律不成立.( )7、在恒定电流电路中,非静电力总是存在于整个回路之中,即整个回路中的非静电力大小均不为零.( )8、电流连续性方程是电荷守恒定律的数学表述.( )9、电源的作用是将其他形式的能量转化为电能.( )10、在闭合电路中,外电路的电阻越大,电源输出的功率越大.( )11、支路电流为零时,该支路两端电压烽为零.第五章 恒定电流的磁场( )1、任意形状通电导线的磁场,磁感应线都是闭合曲线.( )2、电场线与磁感应线一样,都不是电场或磁场中实际存在的曲线.( )3、电场和磁场都是抽象的东西,不是客观存在的物质.( )4、电场和磁场都不是客观存在的物质.( )5、电场和磁场虽然看不见摸不着的,但是客观存在的物质.( )6、运动电荷在电磁场中所受的作用力称为洛伦兹力.载流导线在磁场中所受的作用力称为安培力.安培力是洛伦兹力的一种宏观表现.( )7、只有磁场具有某种对称性时,才能用安培环路定理来求解.( )8、磁场对置于其中的电荷都有磁力的作用.( )9、B 的高斯定理0S d ⋅=⎰⎰B S ,H 的环路定理0L d I ⋅=⎰H l ,B 与H 的关系μ=B H ,对非铁磁质和铁磁质均成立.第六章 电磁感应与暂态过程( )1、感应电动势包括动生电动势、感生电动势、自感电动势、互感电动势等.( )2、动生电动势与感生电动势有相同的非静电力.( )4、感应电流的磁通总是阻碍引起感应电流的磁通变化.( )5、感应电流的磁通总是与引起感应电流的磁通相同.( )6、感生电场与库仑电场一样,也是由电荷激发的.( )7、感生电场与库仑电场都是由电荷激发的.( )8、感生电场的电场线与库仑电场的电场线一样,都是从正电荷出发,终止于负电荷. ( )9、动生电动势的非静电力是洛伦兹力.( )10、当电流减小时,自感电动势方向与电流方向相反.( )11、自感电动势所反抗的是电流的变化,而不是电流本身.( )12、楞次定律不符合能量守恒定律.( )13、变压器和电机的铁心用互相绝缘的很薄的矽钢片叠压而成,是为了减小涡流、降低损耗. ( )12、日光灯的镇流器、变压器都是应用自感的例子.( )13、日光灯的镇流器、变压器都是互感器件.第七章 磁介质( )1、B 的高斯定理0S d ⋅=⎰⎰B S ,H 的环路定理0Ld I ⋅=⎰H l ,B 与H 的关系μ=B H ,对非铁磁质和铁磁质均成立.( )2、所有磁介质都具有抗磁性.( )3、所有磁介质都具有顺磁性.( )4、顺磁性存在于分子固有磁矩不为零的媒质.( )5、磁介质分为顺磁质、抗磁质和铁磁质.( )6、磁化强度是描述磁介质磁化程度的物理量.( )7、电介质中有极化电荷与自由电荷之分,磁介质中有磁化电流与传导电流之分. ( )8、铁磁质具有高μ值、非线性、磁滞的特点.第九章 时变电磁场和电磁波( )1、位移电流和传导电流都按相同的规律激发磁场,并都产生焦耳热.( )2、偶极振子辐射的电磁场,其近区场和远区场均具有波的性质.( )3、位移电流和传导电流激发的磁场的磁感应线都是闭合曲线.( )4、麦克斯韦由麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在,并指出光波也是电磁波. ( )5、电磁波是麦克斯韦提出,赫兹通过实验证实的.( )6、位移电流实质就是变化的电场.综合( )1、电场线与磁感应线一样,都是用来形象地描述电场或磁场的曲线.( )1、电场线与磁感应线一样,都是电场或磁场中实际存在的曲线.( )2、任何磁的相互作用都是通过磁场来传递的;任何电的相互作用都是通过电场来传递的.二、填空题第一章 静电场的基本规律1、在一对等量异种电荷Q ±相距为r ,连线中点的电势为 (取无限远为参考点).把单位正点电荷从该中点沿任意路径移至无限远处,则电场力对该点电荷所做的功为 .2、在边长为a 的正方体中心放置一点电荷q ,则通过该正方体一个侧面的E 通量为 .3、《电磁学》在第一章中讲述了 个叠加原理,它们分别是 .4、在静电场中,电场力作功与路径 关,静电场是 场(填保守力或非保守力),故 引入势的概念.4、静电场是保守力场,电场力做功只取决于运动的 位置,与路径 关.5、半径为0.3m 的球面,带有正电C 6105.4-⨯,距球心0.5m 处的电场强度的大小为 ,电势为 .(计算结果保留π和0ε)6、静电场是由 激发的.静电场的三个叠加原理分别是 、 、 .7、在均匀电场中,有一半径为R 的半球面,电场强度E 与半球面的轴线平行(如图1所示),那么通过半球面的E 通量是 (取球面外法线为正).8、如图2所示,在封闭球面S 内A 点和B 点分别放置+ q 和- q 电荷,O 为球心,且A O = O B =a ,则O 点的场强0E = ,封闭球面S 的电通量d S ⋅⎰⎰E S = . 9、在静电场的基本规律中,库仑定律在MKSA 制中的表达式为 ,电场强度的定义式为 .10、电量分别为q 与q -的两个点电荷相距为d ,两点电荷连线中点处的电势为 (取图1 图 2无限远处电势为零),电场强度的大小 和方向 .第二章 有导体时的静电场1、真空中有一半径为R 、所带电荷量为Q 的导体球,则空间任一点的能量密度为2、一平行板电容器的电容为C ,将它接在电压为U 的电源上充电后断开电源,然后将两极板距离d 从拉到2d ,这时极板间场强的大小为 ,电势差等于 .3、带正电的导体A 右边放一个中性导体B ,则在B 的两端出现感应电荷.若将B 左端接地,流入地面的是 电荷;若将B 右端接地,流入地面的是 电荷.3、带负电的导体A 右边放一个中性导体B ,则在B 的两端出现感应电荷.若将B 左端接地,流入地面的是 电荷;若将B 右端接地,流入地面的是 电荷.4、一个孤立导体,当它带有电荷q 而电势为U 时,则定义该导体的电容为C = 。
CH7 磁介质前面讨论载流线圈产生磁场和变化的磁场产生感应电动势都是假定导体以外是真空,或者不存在磁性物质。
但在实际中大多数情况下电感器件的线圈中都有铁芯。
为了弄清铁芯在这里的作用,就要对磁介质有基本的认识。
本章主要内容本章讲解磁介质的磁化现象,磁化规律和磁化的微观解释;有介质存在时静磁场的基本规律;详细介绍了铁磁质的磁化特点;简介磁荷观点和磁路计算;最后给出磁场的能量。
§1 有介质存在时静磁场的基本规律有关磁介质的理论,有两种不同的观点:分子电流观点和磁荷观点。
两种观点假设的微观模型不同,从而赋予了磁感应强度和磁场强度不同的物理意义,但是最后得到的宏观规律和表达式完全一样,所以计算结果也完全一样。
在这种意义上两种观点是等价的。
因为人们对磁现象的认识是源于对天然磁体的观察,所以磁荷观点在历史上出现较早。
但由安培以假说的形式提出的分子电流理论揭示了磁现象和电流的关系,所以比较流行。
一、磁介质的磁化在磁场作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质。
1、磁化:磁介质在磁场的作用下内部结构发生变化(并反过来影响磁场)的过程。
2、磁介质的磁化的解释——分子磁矩说安培认为,由于电子的运动,每个磁介质分子或原子都相当于一个环形电流,叫分子电流或束缚电流(区别于传导电流)。
分子电流的磁矩叫分子磁矩。
无外磁场时,磁介质中各个分子磁矩取向杂乱无章,宏观上磁介质不显磁性;磁介质放入外磁场中,介质中每个分子磁矩都要受到外电场的作用力矩T= P m ×B ,使得每个磁矩都要尽量转向外场0B的方向,这时在磁介质内任取一小体积ΔV ,在ΔV 所有分子磁矩的矢量和不为零,形成宏观磁化电流或束缚电流,这些电流又要激发附加电场B ΄,使得总电场 B= B 0+ B ΄ 。
例如,考虑一段插在线圈内的软铁棒,如图所示。
按照安培的分子环流观点,棒内每个磁分子相当于一个环形电流。
在没有外磁场的作用时,各分子环流的取向是杂乱无章的,如右图(a )所示,它们的磁矩相互抵消,宏观看来,软铁棒不显示磁性,称它处于未磁化状态。
第7章 磁学性能 习题解答一、名词解释:磁场强度 答:磁场强度是线圈安匝数的一个表征量,反映磁场源的强弱。
磁感应强度 答:磁感应强度(magnetic flux density ),描述磁场强弱和方向的基本物理量。
是矢量,常用符号B 表示。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
磁导率 答:B =Hμ,单位强度的外磁场下材料内部的磁通量密度。
磁化率 答:物质本身的磁化特性,即材料在磁场中被磁化的难易程度。
磁矩 答:磁矩是表征材料磁性大小的物理量。
其值为,m I S =⨯自旋磁矩 答:电子自旋产生的磁矩。
轨道磁矩 答:电子沿一定轨道运动产生的磁矩。
抗磁性 答: 抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消,合磁矩为零。
但是当受到外加磁场作用时,电子轨道运动会发生变化,而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。
这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。
顺磁性 答:(paramagnetism )在磁场作用下,物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列的现象。
反铁磁性铁磁性答:具有自发磁化,且这些自发磁化会随着外磁场的改变而改变方向。
亚铁磁性答:在无外加磁场的情况下,磁畴内由于相邻原子间电子的交换作用或其他相互作用。
使它们的磁矩在克服热运动的影响后,处于部分抵消的有序排列状态,以致还有一个合磁矩的现象。
磁畴 答:在磁性物质内,其自发磁化强度的大小和方向基本上一致的区域。
铁磁体 答:铁磁体指特指一种自发磁化方式,即晶胞里面的每一个磁子的方向都是相同的,都对磁性起增强作用。
如铁、钴、镍等。
铁氧体 答:铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。
由以三价铁离子作为主要正离子成分的若干种氧化物组成,并呈现亚铁磁性或反铁磁性的材料。
二、简答题1.何为磁化强度、磁感应强度?磁化强度与磁感应强度间存在何种关系?答:磁化强度,即单位体积的磁矩。
公式为,公式为,M = ∑m /V 。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。