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1、第七章 稳恒磁场,7-1 磁场、磁感强度,一、基本磁现象,电流的磁效应,天然磁石,安培实验（1820年）,（1）磁体附近的载流导线受到力的作用：,（2）电流与电流之间存在相互作用：,S,+,（3）磁场对运动电荷的作用：,N,2. 磁现象的本质,一切磁现象都起源于运动电荷（电流），磁相互作用的本质是运动电荷（电流）之间的相互作用。,分子环流：电子绕原子核运动和电子自旋所形成的电流。物质的磁性取定于物质中分子电流的磁效应之总和。,二、磁场,1. 磁相互作用的场的观点,2. 磁场：,3. 磁场的的基本性质：,对处在磁场中的运动电荷（电流）产生力的作用,运动电荷（电流）周围空间存在的一种场。,三、磁感
2、应强度,描述磁场性质的物理量,Fmax,定义磁感应强度的大小：,定义磁感应强度的方向：,7-2 比奥萨伐尔定律,一、毕奥萨伐尔定律,电流元:,(o= 4 10-7 TmA-1),二、毕奥萨伐尔定律的应用,1. 解题要点,2. 几种常见电流的磁场(I),（1）直线电流的磁场：,2,o,1,I,解:,无限长载流导线：,1= 0 , 2 = ,解：,By = 0,（2）环形电流的磁场,x = 0（圆心）：,（3） 载流直螺线管内部的磁场,无限长螺线管：,例8-4、半径为 R 的圆盘均匀带电，电荷密度为 。若该圆盘以角速度 绕圆心 O 旋转，求轴线上距圆心 x 处的磁感应强度。,解：,1、磁感应线,定
3、义:,2. 性质,1）永远闭合 2）永不相交,三、磁感线 磁通量,在磁场中，也可以引入一些假象的曲线来描绘磁场中各处的分布，这些曲线称为磁感线。,规定：（1）磁感线上任一点的切线方向与该点的磁感强度 方向一致；（2）通过磁场中某点处磁感线疏密程度等与该点处磁感强度 的大小,2、磁通量,通过磁场中任一给定曲面的磁力线总数，称为通过该曲面的磁通量,闭合曲面：,补充、磁场的高斯定理,穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零,高斯定理表明，磁场是无源场.,73 磁场对运动电荷的作用力,一、洛仑兹力,一般情况：,结论,大小：,方向：,（1）运动方向与磁场方向平行,二、带电粒子在均匀磁场中的运动,匀速直线运动,
4、（2）运动方向与磁场方向垂直,匀速圆周运动,周期,半径,（3）运动方向沿任意方向,螺距,沿螺旋线轨道运动,半径,三、应用电场和磁场控制带电粒子的实例,1、质谱仪,速度选择,质谱分析：,2、磁聚焦,与速度方向无关。,在地磁两极附近 由于磁感线与地面垂直 外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内 它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光,绚丽多彩的极光,四、霍耳效应,1、霍耳效应现象,+ + + + + + + + + + + + +,3、霍耳效应的应用,1）测量磁场,2）判别半导体的类型,7-4 磁场对载流导线的作用力,一、安培定律,二、载流导线所受磁场力,解：,例：求一无限长直载流导线的
5、磁场对另一直载流 导线ab的作用力。 已知：I1、I2、d、L,三、载流线圈所受磁力矩,矩形线圈,一般平面线圈：,75 磁介质 磁场强度,一、 磁介质的分类,磁介质能与磁场产生相互作用的物质,磁化磁介质在磁场作用下所发生的变化,（1）顺磁质,（3）铁磁质,（2）抗磁质,根据 的大小和方向可将磁介质分为四大类,附加磁场,磁导率描述不同磁介质磁化后对愿外磁场的影响,二、磁场强度,在研究磁介质中的磁场规律时，为了方便，通常引进一个辅助物理量。在各向同性的磁介质中，把磁感强度和磁介质中磁导率的比值称为磁场强度，用符号 表示,磁场强度 是矢量，其方向与 相同。在SI中， 的单位是安（培）每米，符号为,三
6、、磁滞回线,B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应。每个H对应不同的B与磁化的历史有关。,磁滞回线-不可逆过程,在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。,铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状 会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做 换能器，在超声及检测技术中大有作为。,铁磁质的分类及其应用,软磁材料作变压器的。 纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。,r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。,还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。,(1)软磁材料,(2)硬磁材料作永久磁铁,钨钢，碳钢，铝镍钴合金,(3)矩磁材料作存储元件,Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。 用于记忆元件，当+脉冲产生HHC使磁芯呈+B态，则脉冲产生H HC使磁芯呈 B态，可做为二进制的两个态。,矫顽力(Hc)大（102A/m)，剩磁Br大 磁滞回线的面积大，损耗大。,还用于磁电式电表中的永磁铁。 耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。,锰镁铁氧体，锂锰铁氧体,