几种电流周围的磁场分布
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磁场是由运动的带电粒子(主要是电子)产生的,具体地说,磁场产生的条件如下:
1. 电流:当电流通过导线时,会在导线周围产生磁场。
电流的方向、大小和导线的形状会影响磁场的分布。
例如,直导线产生的磁场沿圆周分布,环形线圈产生的磁场沿轴线方向分布。
2. 自旋磁矩:带电粒子(如电子)具有固有的自旋磁矩。
当粒子的自旋磁矩与周围的磁场相互作用时,会产生局部磁场。
在固体物质中,这类局部磁场会导致磁性材料的磁化现象。
3. 轨道磁矩:带电粒子(如电子)在原子核周围运动会产生轨道磁矩。
轨道磁矩与自旋磁矩相互作用,可以导致磁场的产生。
这种效应在磁性材料的原子尺度上尤为显著。
值得注意的是,磁场产生的条件通常与特定的材料和电磁状态关联。
例如,永久磁体(如铁磁材料)可以在没有外加电流的情况下产生稳定磁场,这是由于其内部带电粒子的自旋磁矩和轨道磁矩顺序排列导致的。
在实际应用中,了解磁场产生的条件对于设计和分析磁场设备(如电磁铁、磁悬浮系统和磁共振设备)具有重要意义。
电流的磁场1.通电导线周围存在磁场(1)通电导体跟磁体一样周围存在磁场,即电流的磁效应。
(2)电流磁场方向与电流方向有关,当电流方向改变时,电流磁场方向也发生改变。
直线电流的磁场安培定则:右手握住导线并把大拇指展开,用大拇指指电流方向,那么其余四指环绕的方向就是磁场方向。
环形电流的磁场安培定则:让右手弯曲,四指和环形电流的方向一致,那么大拇指所指方向就是环形导线中心轴线上磁感线方向。
【实战练习】在验证电流产生磁场的实验中,小东连接了如图所示的实验电路.他把小磁针(图中没有画出)放在直导线AB的正下方,闭合开关后,发现小磁针指向不发生变化.经检查,各元件完好,电路连接无故障.(1)请你猜想小磁针指向不发生变化的原因是:.(2)写出检验你的猜想是否正确的方法2.通电螺线管磁场通电螺线管表现出来的磁性很像一根条形磁铁,一端相当于N极,另一端相当于S极。
改变电流方向,两极就对调。
通电螺线管磁极的判断安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲的四指所指方向与电流方向一致,那么大拇指所指方向就是螺线管内部磁感线的方向,也就是说,大拇指指向通电螺线管的N极。
【实战练习】1.已知通电螺线管的N、S极,判断通电螺线管的电流方向。
2.如图所示,已知电流方向,用右手螺旋定则判定通电螺线管的磁极.通电螺线管的性质:(1)通过电流越大,磁性越强;(2)线圈匝数越多,磁性越强;(3)插入软铁芯,磁性大大增强;(4)通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
3. 关于通电螺线管的作图(1)已知电源的正、负极和绕线方法来判断螺线管的极性;(2)已知螺线管的极性和绕线方法来判断电源的正、负极;(3)已知电源的正、负极和螺线管的极性画螺线管的绕线情况。
解决这三种问题,应从以下几点入手:①记住常见的几种磁感线分布情况。
②磁场中的小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向和该点的磁感线方向。
③磁感线是闭合曲线:磁体外部的磁感线都是从磁体的北(N)极出发回到磁体的南(S)极;在磁体内部磁感线从磁体的南极出发回到北极。
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