[理化生]第9章磁場課程講解(專業版)

　　

【正文】 物質的磁性 物理系：史彭 大學物理：磁場 2. 磁介質的分類 順磁質 抗磁質 1?r? 減弱原場 0BB ?1?r? 增強原場 0BB ?如 鋅、銅、水銀、鉛等 如 錳、鉻、鉑、氧等 弱磁性物質 順磁質和抗磁質的相對磁導率都非常接近于 1 鐵磁質 )10~10( 421??r? 通常不是常數 具有顯著的增強原磁場的性質 —— 強磁性物質 0BB r??物理系：史彭 大學物理：磁場 二 . 磁化機理 原子中電子的軌道磁矩 1. 安培分子環流的概念和方法 電子的自旋磁矩 分子磁矩 所有電子磁矩 的 總 和 mP?抗磁質 0?mP? 無外場作用時，對外不顯磁性 順磁質 0?mP? 無外場作用時，由于熱運動，對外也不顯磁性 物理系：史彭 大學物理：磁場 2. 磁介質的磁化 抗磁質磁化 在外場作用下，每個分子中的所有電子都產生感應磁矩 mP??磁介質產生附加磁場與外場方向 相反 分子環流在外場作用下 ， 產生取向轉動 ， 磁矩將轉向外場方向 —— 宏觀上產生附加 磁 場 與 外 場 方 向 相同 順磁質磁化 1?r? 0BB ?0B?B??B?B??B?0B?0BB ?1?r?物理系：史彭 大學物理：磁場 三 . 有磁介質的磁高斯定理 39。 此正方形以角速度繞 ac 軸旋轉時 ， 在中心 O 點產生的磁感應強度大小為 B1；此正方形同樣以角速度繞過 O 點垂直于正方形平面的軸旋轉時 ， 在中心 O 點產生的磁感應強度大小為 B2， 則 B1與 B2 間的關系 a c a O ???2221 qqI ??由 I1 ? B1 （注意半徑的值） ???2442 qqI ??由 I2 ? B2 （注意半徑的值） 物理系：史彭 大學物理：磁場 3 有一無限長通電流的扁平銅片 ，寬度為 a， 厚度不計 。 RIrP L 解 系統有軸對稱性，圓周上各點的 B 相同 時 過圓柱面外 P 點 做一圓周 Rr ??L lB dc o s? ?? L lB d rB ?? 2 I0??rIB?? 20??L lB dc o s? ?? L lB d rB ?? 2Rr? 時在 圓柱面 內做一圓周 0?0?B切線方向 二 . 安培環路定理的應用 物理系：史彭 大學物理：磁場 無限長圓柱體載流直導線的磁場分布 Rr ? 區域： rIB ?? 2 0?區域： Rr? rB ?2 20 rj?? ?2RIj??202 RIrB???推廣 RI物理系：史彭 大學物理：磁場 例 將半徑為 R 的無限長導體薄壁管（ 厚度忽略 ） 沿軸向割去一寬度為 h（ hR ） 的無限長狹縫后 ， 再沿軸向均勻地流有電流 ， 其面電流密度為 i（ 如圖 ） ， 求管軸線上磁感應強度的大小 設狹縫中有相同電流密度、方向相反的一對電流 I、 I 原模型和 I 形成閉合無限長圓柱面產生 1B?I 產生 2B? 21 BBB ??? ??I = ih 01 ?B?RihBB??202 ????物理系：史彭 大學物理：磁場 靜電場三作業中的 問題 物理系：史彭 大學物理：磁場 一 .選擇題 : 總能量 =內區能量 +外區能量 未連接前：有 內區能量和外區能量 1. 一球形導體，帶電量 q，置于一任意形狀的空腔導體中。設無窮遠處為電勢零點，則三角形中心處 O的電勢 a q 3q 2q O r rqu0O 46 ???? aa/r336c o s2 ???a2330O ??qu ?物理系：史彭 大學物理：磁場 3 把一個均勻帶電量為 +Q 的球形肥皂泡由半徑 r1 吹到半徑 r2 ，則半徑為 R ( r1 R r2 )的高斯球面上任一點的場強大小 E 由 __變為 __；電勢 U 由 __變為 __。設坐標原點 O處電勢為零，試求空間的電勢分布表示式并畫出其曲線。充電后，兩極板間相互作用力為 F，則兩極板間的電勢差______為，極板上的電荷量大小為 ______。 形成閉合無限長圓柱體產生 1B?I180。 I1 I2 R r 物理系：史彭 大學物理：磁場 3. 如圖 ,一個電量為 +q、質量為 m 的質點，以速度 ? 沿 x 軸射入磁感強度為 B 的均勻磁場中，磁場方向垂直紙面向里，其范圍從 x=0 延伸到無限遠，如果質點在 x=0 和 y=0 處進入磁場，則它將以速度 ? 從磁場中某一點出來，這點坐標是 x=0 和 [ ]。 求圓環中心 O 點的磁感應強度 I1 I2 L1 產生的（過圓心的直電流） ?1 ?B?L2 產生的（直電流） ?2 ?B?I1 、 I2 大小之比？弧長之比？方向如何？ I1 、 I2 產生的 ?43 ?? BB??R O a b I I L1 L2 物理系：史彭 大學物理：磁場 載流導體產生磁場 磁場對電流有作用 一 .磁場對載流導線的作用 大小： 方向： ?s indd lBIF ?由右手螺旋法則確定 ?? ??? BlIFF ???? dd 磁場對電流的作用 BlIF ??? ?? dd安培力 lI?d ?B?F??1 磁場對電流元的作用力 2 磁場對 載流導線 的作用力 物理系：史彭 大學物理：磁場 (1) 安培定理是矢量表述式 zyx FFFF d,d,dd ??(2) 若磁場為勻強場 ? ? BlIF ??? ?? ? d（ 3）在勻強磁場中的閉合電流受力 ? ? BlIF ??? ?? ? d0?載流直導線在勻強磁場中 BLIF ??? ??力的大小 ?s inI L BF ?當載流直導線在勻強磁場中，且垂直磁場時 )2( ?? ?? I LBF討論 物理系：史彭 大學物理：磁場 x y O A I L B?此段載流導線受的磁力。A 。 磁場的安培環路定理 一 .磁場的安培環路定理 靜電場 : 0d ??? lE ?? 靜電場是保守場 磁 場 : ?d ??? lB ??1. 磁感應強度環流 ? ? lB ?? d在空間選定一個閉合曲線 L，曲線上 l?d方向與 L 方向一致，把該點的 lB ?? d?對整個 L 積分 ? ? lB ?? d 稱為 磁感應強度環流 選定一個繞行方向。物理系：史彭 大學物理：磁場 第 9章 恒定磁場 磁約束核聚變研究裝置 物理系：史彭 大學物理：磁場 電流在其周圍激發 磁場 穩恒電流在其周圍激發 穩恒磁場 本章研究穩恒磁場的基本性質 物理系：史彭 大學物理：磁場 恒定磁場（一種特殊物質）知識結構 磁感應強度 磁場描述 相互作用 能量 真空中的電流 基本規律 高斯定理 環流定理 恒定磁場的性質 磁通量 磁介質 物理系：史彭 大學物理：磁場 167。 a bS解 ? ?? Sm SB ?? d?0?????? SBSB baba BB ?物理系：史彭 大學物理：磁場 167。 C 、 及 A板的電勢 U180。已知直導線上的電流為 I。 x y BqF ??? ?? ?qBmR ??判定入射時電子偏轉方向 判定出射時縱向坐標 B ? O 物理系：史彭 大學物理：磁場 二、填空題： 角度 = ？磁力矩表達式中含速度 20224 rermmaf n??? ???reeeI?????22 ???2. 氫原子中 ， 電子繞原子核沿半徑為 r 的圓周運動 ， 它等效于一個圓形電流 ， 如果外加一個磁感應強度為 B 的磁場 ， 其磁力線與軌道平面平行 ， 那么這個圓電流所受的磁力矩的大小 M = 。 產生 2B?21 BBB??? ??注意：電流密度 ???? SSIj物理系：史彭 大學物理：磁場 三、計算題： 1 有一條載有電流 I 的導線彎成如圖示 abcda 形狀 ,其中 ab、 cd 是直線段，其余為圓弧。 dCQdUQEQEQFAB 2222????d C FQ 2?CdFCQU 2??物理系：史彭 大學物理：磁場 2. A、 B、 C是三塊平面金屬板 ， 面積均為 S。 σ +σ a a O x σ +σ a a O x U 2 1 3 031 ?? EEiE ??02 ????? ?? x xdxEu 0022 ??03 ?? auuuaoxa ???01 ?? auuuaoax ???? ??不為 0! 物理系：史彭 大學物理：磁場 dtdqtqIt?????? 0lim上堂課講授的主要內容 物理系：史彭 大學物理：磁場 167。 磁感應強度的大小 定義 該方向為磁感應強度的方向 B?lI ?dm a xdd FF ?物理系：史彭 大學物理：磁場 滿足 maxdF?lI ?dB?maxdF?BlIF ??? ?? dd（ 3）磁場力 的方向與電流元 和磁感應強度 B?—— 安培力公式 lI ?d右手螺旋關系 物理系：史彭 大學物理：磁場 利用運動電荷在磁場中受力情況來測量磁場 (1) 磁感應強度的方向 運動電荷在磁場中運動時，存在一個方向使 0?F?定義 ?qFB max?(2) 磁感應強度的的大小 磁感應強度的大小