电流与磁场大二上.pptx

第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势 7-27-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度 7-37-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律 7-47-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理 7-57-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理 7-6 7-6 磁场对运动电荷和载流导线的作用磁场对运动电荷和载流导线的作用 7-77-7 磁力的功磁力的功 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势7-1 电电流流 电动势电动势第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势一、电流形成的条件一、电流形成的条件一、电流形成的条件一、电流形成的条件1、电流概念电流概念电流是大量电荷有规则的定向运动。电流是大量电荷有规则的定向运动。形成电流的电荷携载者称为形成电流的电荷携载者称为载流子载流子。载流子载流子金属中的自由电子金属中的自由电子电解质溶液中的正离子和负离子电解质溶液中的正离子和负离子气体中的电子或离子气体中的电子或离子半导体中的电子或带正电的半导体中的电子或带正电的“空穴空穴”第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势q（还有一类称为位移电流位移电流，将在下一章介绍）2、导体中形成电流的条件：、导体中形成电流的条件：（1）有可以移动的电荷；有可以移动的电荷；（2）有维持电荷作定向移动的电场。有维持电荷作定向移动的电场。运流电流：运流电流：由带电物体的机械运动形成的电流。由带电物体的机械运动形成的电流。形成的电流。形成的电流。传导电流：传导电流：电子或离子在导体中作有规则运动电子或离子在导体中作有规则运动 电电流流分分类类第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势 定义：定义：单位时间内通过导体任一截面的电量为电流强单位时间内通过导体任一截面的电量为电流强度度(electric current strength)，简称电流。简称电流。电电流流强强度度随随时时间间而而变变化化(例例如如交交流流电电)，可可用用瞬瞬时时电电流强度来表示，即流强度来表示，即 单位：安培单位：安培(A)S二、电流强度二、电流强度常量常量当当这时电流称为恒定电流（直流电）这时电流称为恒定电流（直流电）电路中维持恒定电流电路中维持恒定电流,电路中必存在恒定电场电路中必存在恒定电场第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势三、电流密度矢量三、电流密度矢量E+nd SdI方向：正电荷漂移运动的方向：正电荷漂移运动的 方向，即该点电场方向，即该点电场 强度的方向。强度的方向。大小：大小：电流密度矢量电流密度矢量第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势dSSdSdSdS.dS=.dS=第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势四、电源及电源电动势四、电源及电源电动势四、电源及电源电动势四、电源及电源电动势 外电路：外电路：外电路：外电路：电流从高电位向低电电流从高电位向低电电流从高电位向低电电流从高电位向低电位运动位运动位运动位运动 内内内内电电电电路路路路：外外外外力力力力将将将将电电电电荷荷荷荷从从从从低低低低电电电电位位位位移向高电位，克服静电场力作功。移向高电位，克服静电场力作功。移向高电位，克服静电场力作功。移向高电位，克服静电场力作功。+A AB B-+E EE E+Fk使电荷能逆着电场方向运使电荷能逆着电场方向运动的力，称动的力，称非静电力非静电力。它。它使得电流的流动得到维持。使得电流的流动得到维持。电源作用：电源作用：提供非静电力提供非静电力 ，将，将+q由负极板移向正极，保持极板由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。间电势差，以形成持续的电流。电源的高电位叫正极，电源的高电位叫正极，电位低的叫负极。电位低的叫负极。电电电电源源源源(power supply)：能能够够提提供供非非静静电电力力维维持持电电势势差差的的装装置置。是能量转换的装置。是能量转换的装置。第第7章章 电流与磁场电流与磁场 7-1 7-1 电电电电流流 电动势电动势 电源电动势电源电动势(electromotive force,Emf)：把单位正电荷把单位正电荷经电源内部从负极移到正极，非静电力所作的功经电源内部从负极移到正极，非静电力所作的功若若 存在于整个电路：存在于整个电路：规定指向：规定指向：说明说明说明说明：反映电源做功本领，与外电路闭合否无关反映电源做功本领，与外电路闭合否无关 是标量，遵循代数运算法则是标量，遵循代数运算法则表示单位正电荷表示单位正电荷受到的非静电力，受到的非静电力，称为非静电力场强。称为非静电力场强。第第7章章 电流与磁场电流与磁场7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度 7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度 7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度第第7章章 电流与磁场电流与磁场一、磁的基本现象一、磁的基本现象一、磁的基本现象一、磁的基本现象1.1.磁铁的磁性磁铁的磁性磁铁的磁性磁铁的磁性(magnetism)磁性：能吸引铁、钴、镍磁性：能吸引铁、钴、镍等物质的性质。等物质的性质。S SN N司南勺司南勺 磁极磁极(pole)：磁性最强的区域，：磁性最强的区域，分磁北极分磁北极N和磁南极和磁南极S。磁极不能单独存在。磁极不能单独存在。磁极不能单独存在。磁极不能单独存在。7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度第第7章章 电流与磁场电流与磁场 磁力磁力(magnetic force)：磁极间存在相互作用，同号：磁极间存在相互作用，同号相斥，异号相吸。相斥，异号相吸。磁偏角磁偏角 地球是一个巨大的地球是一个巨大的永磁体。永磁体。7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度第第7章章 电流与磁场电流与磁场2.电流的磁效应电流的磁效应 1819奥斯特实验表明：电奥斯特实验表明：电流对磁极有力的作用流对磁极有力的作用磁铁对电流有作用磁铁对电流有作用电流间有电流间有相互作用相互作用载流线圈的行为像一块磁铁载流线圈的行为像一块磁铁 7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度第第7章章 电流与磁场电流与磁场3.磁性起源于电荷的运动磁性起源于电荷的运动 安培电流分子安培电流分子(molecular current)假说假说(1822年年)：一切磁现象起源于电荷的运动一切磁现象起源于电荷的运动 磁性物质的分子中存在着分子电流，每个分子电流磁性物质的分子中存在着分子电流，每个分子电流相当于一基元磁体。相当于一基元磁体。物质的磁性取决于内部分子电流对外界磁效应物质的磁性取决于内部分子电流对外界磁效应(magnetic effect)的总和。的总和。说明了磁极不能单独存在的原因。说明了磁极不能单独存在的原因。7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度第第7章章 电流与磁场电流与磁场二、磁场二、磁场二、磁场二、磁场 磁感强度磁感强度磁感强度磁感强度运动电荷运动电荷磁场磁场运动电荷运动电荷磁场的对外表现：磁场的对外表现：对磁场中运动电荷和电流有作用力。对磁场中运动电荷和电流有作用力。对在磁场中运动的载流导线作功。对在磁场中运动的载流导线作功。1.磁场磁场(magnetic field)7-2 7-2 7-2 7-2 恒定磁场和磁感应强度恒定磁场和磁感应强度第第7章章 电流与磁场电流与磁场正试验电荷正试验电荷q0以速率以速率v在场中沿不同方向运动受力不同。在场中沿不同方向运动受力不同。定义磁感应强度定义磁感应强度 ：大小大小:方向方向:运动电荷不受力方向运动电荷不受力方向,且由且由 方向确定方向确定单位单位:特斯拉特斯拉(T)2.磁感应强度磁感应强度(magnetic induction)(magnetic induction)a.有一特定方向运动电荷有一特定方向运动电荷 不受到磁力不受到磁力;b.与这特定方向垂直时运与这特定方向垂直时运 动电荷受到磁力最大动电荷受到磁力最大Fmax 且磁力方向垂直于这两个且磁力方向垂直于这两个 速方向组成的平面速方向组成的平面.不受力方向不受力方向第第7章章 电流与磁场电流与磁场7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场一、一、一、一、一、一、毕奥毕奥毕奥毕奥毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律萨伐尔定律(Biot-Savart law)(Biot-Savart law)静电场：源静电场：源(电荷电荷)磁场磁场：源源(电流电流)真空中的磁导率真空中的磁导率(permeability):0 0=410-7-7亨利亨利米米-1(Hm-1-1)大小大小:方向方向:7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场电流元的磁场I 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 abc方向电流元在a，b，c处 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场二、毕奥二、毕奥二、毕奥二、毕奥萨伐尔定律应用举例萨伐尔定律应用举例萨伐尔定律应用举例萨伐尔定律应用举例恒定磁场的计算：恒定磁场的计算：恒定磁场的计算：恒定磁场的计算：选取电流元选取电流元选取电流元选取电流元IdlIdl或某些典型电流分布为积分元或某些典型电流分布为积分元或某些典型电流分布为积分元或某些典型电流分布为积分元 由由由由 毕毕毕毕-萨定律写出积分元的磁场萨定律写出积分元的磁场萨定律写出积分元的磁场萨定律写出积分元的磁场d dB B及方向及方向及方向及方向 建立坐标系，将建立坐标系，将建立坐标系，将建立坐标系，将d dB B分解为分量式，对每个分量积分解为分量式，对每个分量积分解为分量式，对每个分量积分解为分量式，对每个分量积 分分分分(统一变量、确定上下积分限统一变量、确定上下积分限统一变量、确定上下积分限统一变量、确定上下积分限)。分析对称性。分析对称性。分析对称性。分析对称性。求出总磁感应强度大小、方向，对结果进行分析求出总磁感应强度大小、方向，对结果进行分析求出总磁感应强度大小、方向，对结果进行分析求出总磁感应强度大小、方向，对结果进行分析与点电荷电场公式比较：与点电荷电场公式比较：相同之处：相同之处：相同之处：相同之处：都是元场源产生场的公式都是元场源产生场的公式 场强都与场强都与 r 2 成反比成反比不同之处：不同之处：不同之处：不同之处：公式的来源不同公式的来源不同 方向不同方向不同 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例例例7-7-1.1.一长度为L的载流直导线，电流强度为I，导线两端到P点的连线与导线的夹角分别为 1和 2。求距导线为a处P点的磁感应强度。解：解：在直电流上取电流元在直电流上取电流元各电流元在各电流元在P点点 同向同向统一变量统一变量:7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场讨论讨论讨论讨论:(1)(1)“无限长无限长”载流导线载流导线 1=0,2=(2)“半无限长半无限长”载流导载流导线线 1=/2 ,2=(3)P点在导线的延长线点在导线的延长线上上 B=0aBI 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例例例7-7-2.2.载流圆线圈半径为载流圆线圈半径为R，电流强度为，电流强度为I。求轴线上。求轴线上距圆心距圆心O为为x处处P点的磁感强度。点的磁感强度。方向如图方向如图I各电流元在各电流元在P点点 大小相等，方向不同，由对称性：大小相等，方向不同，由对称性：解：解：在圆电流上取电流元在圆电流上取电流元 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场2)定义电流的磁矩定义电流的磁矩(magnetic moment)S:电流所包围的面积电流所包围的面积,规定正法线方向规定正法线方向 与与I 指向成右旋关系；单位：安培指向成右旋关系；单位：安培 米米2(A m2)圆电流磁矩：圆电流磁矩：圆电流轴线上磁场：圆电流轴线上磁场：1)圆心处磁场圆心处磁场I I 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例7-37-3.A和C为两个正交放置的圆形线圈，其圆心相重合，A线圈半径为20.0cm，共10匝，通有电流10.0A；而C线圈的半径为10.0cm，共20匝，通有电流5.0A。求两线圈公共中心O点的磁感应强度的大小和方向。解：解：解：解：B ACOBCBA 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例7-7-4.4.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：解：解：解：方向沿方向沿x轴轴ROPxxdBdrr 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例7-57-5.两根长直导线沿半径方向引到铁环上两根长直导线沿半径方向引到铁环上A、B 两两点，并与很远的电源相连，如图所示。求：环中心的磁点，并与很远的电源相连，如图所示。求：环中心的磁感应强度。感应强度。ABIIOABIOIl21l21解：R1,R2是导线的电阻 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例7-6.电流均匀地流过宽度为电流均匀地流过宽度为 b 的无限长平面导体的无限长平面导体薄板，电流为薄板，电流为 I，沿板长方向流动。求：，沿板长方向流动。求：在薄板平面内，在薄板平面内，距板的一边为距板的一边为 b 的的 P点处的磁感应强度点处的磁感应强度.IPbb.IPbb.xxdxo解：方向垂直板面向里 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例7-7.在半径在半径 R=1cm 的的“无限长无限长”的半圆柱形金的半圆柱形金属薄片中，有电流属薄片中，有电流 I=5A 自下而上通过。如图所示。试自下而上通过。如图所示。试求：圆柱轴线上一点求：圆柱轴线上一点 P 的磁感应强度。的磁感应强度。IP解：xy.qddlBdqPqR由于对称性 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场三、运动电荷的磁场三、运动电荷的磁场三、运动电荷的磁场三、运动电荷的磁场S：电流元横截面积电流元横截面积n：单位体积带电粒子数单位体积带电粒子数q：每个粒子带电量每个粒子带电量v：沿电流方向匀速运动沿电流方向匀速运动电流的磁场本质是运动电荷磁场电流的磁场本质是运动电荷磁场从毕萨定律导出运动电荷的磁场从毕萨定律导出运动电荷的磁场电流元电流元 产生的磁场：产生的磁场：7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场电流元体积中粒子数：电流元体积中粒子数：电流是单位时间通过电流是单位时间通过S的电量：的电量：每个运动电荷产生的磁感强度：每个运动电荷产生的磁感强度：B Br r+v-vr r B B 7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场例例7-87-8.带电带电 q 的细圆环，半径为的细圆环，半径为R，绕垂直轴以角速度绕垂直轴以角速度旋转，求中心处的旋转，求中心处的B.qRdqvdB解：方向都向上考虑：旋转的带电圆盘在圆心处的考虑：旋转的带电圆盘在圆心处的B？7-3 7-3 7-3 7-3 毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律第第7章章 电流与磁场电流与磁场另解另解:把旋转的细圆环看成圆形电流把旋转的细圆环看成圆形电流,则则qRvdB第第7章章 电流与磁场电流与磁场7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理 7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理 7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场一、磁感应线一、磁感应线一、磁感应线一、磁感应线(magnetic induction line)条形磁铁周围的磁感线条形磁铁周围的磁感线特点特点闭合，或两端伸向无穷远；闭合，或两端伸向无穷远；与载流回路互相套联；与载流回路互相套联；互不相交。互不相交。磁感应线磁感应线方向：方向：方向：方向：磁感线的切向磁感线的切向大小：磁感线的疏密大小：磁感线的疏密 7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场直线电流的磁感线直线电流的磁感线圆电流的磁感线圆电流的磁感线通电螺线管的磁感线通电螺线管的磁感线 7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场均匀场均匀场非均匀场非均匀场单位：单位：单位：单位：Wb(Wb(韦伯韦伯韦伯韦伯)二、磁通量二、磁通量二、磁通量二、磁通量 磁通量磁通量(magnetic flux)：通过磁场中某给定面的磁感线通过磁场中某给定面的磁感线条数条数 d dS S对封闭曲面，规定外法向为正对封闭曲面，规定外法向为正进入的磁感应线进入的磁感应线穿出的磁感应线穿出的磁感应线 7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零磁场是磁场是“无源场无源场”磁场是磁场是“涡旋场涡旋场”三、真空中磁场的高斯定理三、真空中磁场的高斯定理三、真空中磁场的高斯定理三、真空中磁场的高斯定理磁场是无源场磁场是无源场磁感应线闭合成环，无头无尾磁感应线闭合成环，无头无尾不存在磁单极子。不存在磁单极子。7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例例例7-9.7-9.无限长直导线通以电流I，求通过如图所示的矩形面积的磁通量。面积元面积元解：解：建立如图所示的坐标系建立如图所示的坐标系元通量元通量x处磁场为处磁场为xabI 7-4 7-4 7-4 7-4 磁场中的高斯定理磁场中的高斯定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例7-10.一根很长的铜导线，载有电流一根很长的铜导线，载有电流10A,在导线内在导线内部通过中心线作一平面部通过中心线作一平面 S 如图所示。试计算通过导线如图所示。试计算通过导线1m长的长的 S平面内的磁感应通量。平面内的磁感应通量。IS解：第第7章章 电流与磁场电流与磁场7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理 7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理 7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场一、安培环路定理一、安培环路定理一、安培环路定理一、安培环路定理 在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度在真空的恒定磁场中，磁感强度 矢量沿任意闭合曲矢量沿任意闭合曲矢量沿任意闭合曲矢量沿任意闭合曲线线线线L L的线积分的线积分的线积分的线积分(环流环流环流环流)，等于，等于，等于，等于链接链接链接链接在闭合曲线上各电流代数在闭合曲线上各电流代数在闭合曲线上各电流代数在闭合曲线上各电流代数和的和的和的和的 0 0倍。倍。倍。倍。1 1 1 1：成右螺旋方向关系取正，：成右螺旋方向关系取正，：成右螺旋方向关系取正，：成右螺旋方向关系取正，反之取负。反之取负。反之取负。反之取负。2 2 2 2：不与积分曲线链接的电流不计。：不与积分曲线链接的电流不计。：不与积分曲线链接的电流不计。：不与积分曲线链接的电流不计。例:如图 7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场 安培环路定理安培环路定理安培环路定理安培环路定理(Ampere circuital theorem)(Ampere circuital theorem)的验证的验证的验证的验证I IL L(1)电流穿过环路电流穿过环路L（与（与L绕向成右旋关系）绕向成右旋关系）d d r r dl验证的假定条件验证的假定条件验证的假定条件验证的假定条件:电流是无限长直电流。电流是无限长直电流。电流是无限长直电流。电流是无限长直电流。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。环路为平面环路，且平面与电流的流向垂直。d d B Bdl r rB B 7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场(2)(2)多根载流导线穿过环路多根载流导线穿过环路多根载流导线穿过环路多根载流导线穿过环路I IL L电流反向电流反向（与（与L绕向成左旋关系）绕向成左旋关系）d d r r B Bdld d B Bdl r r 7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场(3)(3)电流在环路之外电流在环路之外电流在环路之外电流在环路之外结论：结论：结论：结论：I I I IrB Br B dl ba dld 7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场成立条件：成立条件：恒定电流的磁场恒定电流的磁场 L:场中任一闭合曲线场中任一闭合曲线安培环路安培环路(规定绕向规定绕向)。环路上各点环路上各点总总总总磁感应强度磁感应强度(L内外所有电流产生内外所有电流产生)。所有链接曲线所有链接曲线 L L 电流的电流的代数和代数和。安培环路定理揭示磁场是非保守场安培环路定理揭示磁场是非保守场(无势场，涡旋场无势场，涡旋场)链接链接L L的电流：对的电流：对 和和 均有贡献。均有贡献。不链接不链接L L的电流：对的电流：对 上各点上各点 有贡献，有贡献，对对 无贡献。无贡献。可以证明：可以证明：对任意环路成立。对任意环路成立。7-5 7-5 7-5 7-5 真空中磁场的安培环路定理真空中磁场的安培环路定理第第7章章 电流与磁场电流与磁场规定：规定：与与L绕向成右旋关系绕向成右旋关系 Ii 0，与与L绕向成左旋关系绕向成左旋关系 Ii 1,BB0,B 与与B0同向同向抗磁质抗磁质抗磁质抗磁质(diamagnetic material)：r 1,B1,BB0,B 与与B0同向同向 弱磁性介质弱磁性介质强磁性介质强磁性介质定义：定义：相对磁导率相对磁导率(relative permeability)：磁导率磁导率(permeability)：磁介质中磁场：磁介质中磁场：7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场I IS S顺磁质顺磁质顺磁质顺磁质介质磁化的附加磁场就对应存在介质磁化的附加磁场就对应存在磁化电流磁化电流Is真空螺线管的磁场：真空螺线管的磁场：介质螺线管的磁场：介质螺线管的磁场：例：例：7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场二、磁介质中的高斯定理和安培环路定理二、磁介质中的高斯定理和安培环路定理二、磁介质中的高斯定理和安培环路定理二、磁介质中的高斯定理和安培环路定理1.有磁介质时的高斯定理有磁介质时的高斯定理磁介质中磁场：磁介质中磁场：由磁化电流产生的微观机由磁化电流产生的微观机理可知：磁化电流与传导电理可知：磁化电流与传导电流在产生磁场方面等效流在产生磁场方面等效磁化电流线是一系列闭合曲线磁化电流线是一系列闭合曲线I IS S 7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场I IS SI02.有磁介质时的安培环路定理有磁介质时的安培环路定理L以螺线管为例，其中充满均匀磁介质以螺线管为例，其中充满均匀磁介质如无介质（真空）时，则有如无介质（真空）时，则有 7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场定义磁场强度定义磁场强度(magnetic field intensity)：单位：单位：Am-1这关系式称为磁介质中安培环路定理这关系式称为磁介质中安培环路定理 磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于链接闭合回路磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于链接闭合回路磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于链接闭合回路磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于链接闭合回路所有所有所有所有传导电流传导电流传导电流传导电流的代数和。的代数和。的代数和。的代数和。7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场注：注：(1)的环流只与传导电流有关，与磁化电流无的环流只与传导电流有关，与磁化电流无关关 (2)与与 一样是辅助量，描述电磁场一样是辅助量，描述电磁场利用介质中高斯定理求磁场的一般步骤：利用介质中高斯定理求磁场的一般步骤：(1)在对称性分析基础上选取适当环路在对称性分析基础上选取适当环路L(2)由由 求磁场强度求磁场强度H分布分布(3)由由 求磁感应强度求磁感应强度B分布分布(3)在真空中：在真空中：7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场 例例例例7-19*.7-19*.为了测试某种材料的相对磁导率,常将材料做成横截面为圆形的螺绕环芯子,设环上绕有线圈200匝,平均围长0.1m,横截面积为5 10-5m2,当线圈内通有电流0.1A时用磁通计测得穿过横截面积的磁通量为6 10-5 Wb,试计算该材料的相对磁导率。截面磁场近似均匀截面磁场近似均匀解：解：选如图所示的安培环路选如图所示的安培环路 7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场三、铁磁质三、铁磁质三、铁磁质三、铁磁质1.1.铁磁质的特点铁磁质的特点铁磁质的特点铁磁质的特点高高高高 ：B B随随随随HH迅速增长，平均斜率迅速增长，平均斜率迅速增长，平均斜率迅速增长，平均斜率 比非铁磁质大得多。比非铁磁质大得多。比非铁磁质大得多。比非铁磁质大得多。非线性：非线性：非线性：非线性：B B和和和和HH呈非线性关系，呈非线性关系，呈非线性关系，呈非线性关系，非单值关系，非单值关系，非单值关系，非单值关系，非恒量。非恒量。非恒量。非恒量。磁滞磁滞磁滞磁滞(hysteresis)：B B的变化落后于的变化落后于的变化落后于的变化落后于 HH的变化。的变化。的变化。的变化。存在居里点：存在居里点：存在居里点：存在居里点：临界温度时，失去临界温度时，失去临界温度时，失去临界温度时，失去 铁磁性成为顺磁质。铁磁性成为顺磁质。铁磁性成为顺磁质。铁磁性成为顺磁质。铁：铁：铁：铁：T T=1040K =1040K 镍：镍：镍：镍：T T=631K=631K 7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场磁导率曲线：磁导率曲线：2.铁磁质的磁化特性铁磁质的磁化特性 磁滞回线磁滞回线实验：实验：铁磁质芯的螺线管，通以电流铁磁质芯的螺线管，通以电流 I画出画出 曲线曲线由由改变改变 I，测量，测量 H 值和值和 B 值值画出画出 曲线曲线 7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场Br-HsHsOabcdefHBHcOa：起始磁化曲线起始磁化曲线Hs：饱和磁场强度饱和磁场强度Br：剩余磁感应强度：剩余磁感应强度Hc：矫顽力：矫顽力(coercive force)起始磁化曲线起始磁化曲线 磁滞回线磁滞回线磁滞损耗：材料热效应大小与磁滞回线磁滞损耗：材料热效应大小与磁滞回线(hysteresis loop)面积成正比面积成正比磁滞效应磁滞效应：磁感应强度：磁感应强度B变化变化跟不上跟不上跟不上跟不上磁场强度磁场强度H的的 变化变化 7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！7-8 7-8 7-8 7-8 磁介质中的恒定磁场磁介质中的恒定磁场第第7章章 电流与磁场电流与磁场 磁滞损耗小，磁滞损耗小，容易磁化，容易容易磁化，容易退磁，适用于交退磁，适用于交变磁场。如制造变磁场。如制造电机，变压器等电机，变压器等的铁芯。的铁芯。3.铁磁材料按磁滞回线分类铁磁材料按磁滞回线分类适合于制适合于制造永磁体造永磁体 适合于制作适合于制作适合于制作适合于制作记录磁带及计记录磁带及计记录磁带及计记录磁带及计算机的记忆元算机的记忆元算机的记忆元算机的记忆元件件件件BHOBHOBHO软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料矩磁材料矩磁材料铁磁质的性质可用磁畴理论解释