1、在磁場(chǎng)中通過(guò)任意閉合在磁場(chǎng)中通過(guò)任意閉合曲面的磁感應(yīng)強(qiáng)度通量曲面的磁感應(yīng)強(qiáng)度通量等于零。等于零。0dcosdSSBSB拓展:法向連續(xù)7-5-1 安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理在真空中穩(wěn)定電流的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意閉合在真空中穩(wěn)定電流的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意閉合路徑路徑 L 的線積分等于被此閉合路徑所包圍并穿過(guò)的電的線積分等于被此閉合路徑所包圍并穿過(guò)的電流的代數(shù)和的流的代數(shù)和的 倍，而與路徑的形狀和大小無(wú)關(guān)。倍，而與路徑的形狀和大小無(wú)關(guān)。 0iLIlB0d注意注意1. 1. 安培環(huán)路定理表達(dá)式中的安培環(huán)路定理表達(dá)式中的電流強(qiáng)度是指閉合曲線所包電流強(qiáng)度是指閉合曲線所包圍，并穿過(guò)的電流強(qiáng)度，不圍，并

2、穿過(guò)的電流強(qiáng)度，不包括閉合曲線以外的電流。包括閉合曲線以外的電流。2. 2. 安培環(huán)路定理表達(dá)式中的磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定理表達(dá)式中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B是閉合曲線是閉合曲線內(nèi)外所有電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。內(nèi)外所有電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。I1I2I3I4L iLIlB0d 3. 3. 電流的符號(hào)規(guī)定電流的符號(hào)規(guī)定當(dāng)電流方向與積分路徑的繞當(dāng)電流方向與積分路徑的繞行方向構(gòu)成右手螺旋關(guān)系時(shí)行方向構(gòu)成右手螺旋關(guān)系時(shí)電流為正，反之為負(fù)。電流為正，反之為負(fù)。I1I2I3I4L注意注意驗(yàn)證安培環(huán)路定理1. 長(zhǎng)直導(dǎo)線電流穿過(guò)環(huán)路長(zhǎng)直導(dǎo)線電流穿過(guò)環(huán)路rIBo 2 dcosdrl LLlBlBdcosd d2drrIlBL

3、oL 20d2IoIo r2. 2. 多根載流導(dǎo)線穿過(guò)環(huán)路多根載流導(dǎo)線穿過(guò)環(huán)路nBBBB 21lBBBlBLnLdd21LnLLlBlBlBddd21ionoooIIII21（3 3）電流在環(huán)路之外）電流在環(huán)路之外L1IL2AB21dddLLLlBlBlBrIBo202dd20021IILLadcbdcLbalBlBlBlBlBddddd1. 1. 長(zhǎng)直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度長(zhǎng)直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度dclB0d0ddadcblBlBcabdBlBlBlBbaLdd穿過(guò)矩形環(huán)路的電流強(qiáng)度：穿過(guò)矩形環(huán)路的電流強(qiáng)度：lnIIiioLIlBd安培環(huán)路定理：安培環(huán)路定理：lnIlBonIBocabdB2.

4、 2. 螺線環(huán)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度螺線環(huán)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度IlBoLdNIrBo2rNIBo2環(huán)路環(huán)路 L磁感應(yīng)磁感應(yīng)線線無(wú)限大電流平面的磁場(chǎng)無(wú)限大電流平面的磁場(chǎng)-與電場(chǎng)作類(lèi)比與電場(chǎng)作類(lèi)比02 E 20jB ?1、球?qū)ΨQ電場(chǎng)電場(chǎng)、球?qū)ΨQ電場(chǎng)電場(chǎng)0 qsdES2、軸對(duì)稱的電場(chǎng)、軸對(duì)稱的電場(chǎng)3、無(wú)限大帶平面或具有一、無(wú)限大帶平面或具有一定厚度無(wú)限大平面的電場(chǎng)定厚度無(wú)限大平面的電場(chǎng)Ar rA 電場(chǎng)高斯定理和磁場(chǎng)安培環(huán)電場(chǎng)高斯定理和磁場(chǎng)安培環(huán)路定理應(yīng)用總結(jié)路定理應(yīng)用總結(jié)球?qū)ΨQ軸對(duì)稱A 電場(chǎng)左右對(duì)稱E帶電體內(nèi)不同平面上電場(chǎng)不相等rIlBoLd應(yīng)用應(yīng)用IlBoLd應(yīng)用應(yīng)用 0j單位面積電流密度 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

5、荷蘭物理學(xué)家荷蘭物理學(xué)家xyzo一一 帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中所受的力帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中所受的力電場(chǎng)力電場(chǎng)力EqF e磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力BqF vm+ +qvBmFBqEqFv運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中受的力和磁場(chǎng)中受的力（洛侖茲力）（洛侖茲力）RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf21 回旋半徑和回旋頻率回旋半徑和回旋頻率. .電子的反粒子發(fā)現(xiàn)電子的反粒子發(fā)現(xiàn) 電子偶電子偶顯示正電子存顯示正電子存在的云室照片在的云室照片及其摹描圖及其摹描圖鋁板鋁板正電子正電子電子電子B19301930年狄拉克年狄拉克預(yù)言自然界存預(yù)言自然界存在正電子在正電子二二 帶電粒子在電磁

6、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例如圖電子由靜止出發(fā)，在平行板電容器的電場(chǎng)力作用下由負(fù)極如圖電子由靜止出發(fā)，在平行板電容器的電場(chǎng)力作用下由負(fù)極向正板板加速前進(jìn)，與此同時(shí)，加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)向正板板加速前進(jìn)，與此同時(shí)，加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B垂直于電場(chǎng)方垂直于電場(chǎng)方向，使電子沿曲線軌道運(yùn)動(dòng)。問(wèn)已給極板間的電壓向，使電子沿曲線軌道運(yùn)動(dòng)。問(wèn)已給極板間的電壓V V與板間距與板間距離離d d，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B B多大時(shí)，電子恰好不能到達(dá)正極板？（這是多大時(shí)，電子恰好不能到達(dá)正極板？（這是用磁場(chǎng)控制以使極板間電流被截止的平行磁控管的原理）用磁場(chǎng)控制以使極板間電流被截止的平行磁控管的原理） VExy

7、解：取如圖所示坐標(biāo)系)(BvEedtvdm yxeBvdtdvm xyeBveEdtdvm ）（1）（2由（1）（2）得 yyvmeBdtvdm22 xyEB tmeBCvysin ）（3代代入入( (2 2) )得得到到（3 3）tmeBCBEvxcos 00 xvtBEC )cos1(tmeBBEdtdx tmeBBEdtdysin )4(00 yvt)sin(tmeBeBmtBEx )cos1(2tmeBeBmEy 當(dāng)磁場(chǎng)當(dāng)磁場(chǎng)B增大到電子恰好不能到達(dá)正極板時(shí)應(yīng)有增大到電子恰好不能到達(dá)正極板時(shí)應(yīng)有)5( tmeB22eBmEd y=d時(shí)，時(shí)，Vy = 0,由（由（4）、（）、（5）得）得

8、 tmeB22eBmEd 2022edmVedmEB 當(dāng)磁場(chǎng)大于以上當(dāng)磁場(chǎng)大于以上B0B0值時(shí)，電子將回到負(fù)極板上，值時(shí)，電子將回到負(fù)極板上，而當(dāng)小于而當(dāng)小于B0B0時(shí)，電子到達(dá)正極板而在兩板間形時(shí)，電子到達(dá)正極板而在兩板間形成電流。成電流。FxFyFBBv帶電粒子在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)線圈線圈線圈線圈B等離子體磁 塞線圈線圈線圈線圈B等離子體磁 塞線圈線圈線圈線圈等離子體磁 塞范艾侖范艾侖(J.A.Van Allen)輻射帶、極光輻射帶、極光地軸地軸B增大增大SN北極北極南極南極范艾侖輻射帶范艾倫輻射帶，指在地球附近的近層宇宙空間中包圍著范艾倫輻射帶，指在地球附近的

9、近層宇宙空間中包圍著地球的地球的高能輻射層高能輻射層，由美國(guó)物理學(xué)家詹姆斯，由美國(guó)物理學(xué)家詹姆斯范范艾倫發(fā)艾倫發(fā)現(xiàn)并以他的名字現(xiàn)并以他的名字 命名。范艾倫輻射帶分為內(nèi)外兩層，內(nèi)命名。范艾倫輻射帶分為內(nèi)外兩層，內(nèi)外層之間存在范艾倫帶縫，縫中輻射很少。外層之間存在范艾倫帶縫，縫中輻射很少。范艾倫輻射帶將地球包圍在中間。范范艾倫輻射帶將地球包圍在中間。范艾倫輻射帶主要由地磁場(chǎng)中捕獲的高艾倫輻射帶主要由地磁場(chǎng)中捕獲的高達(dá)幾兆電子伏的電子以及高達(dá)幾百兆達(dá)幾兆電子伏的電子以及高達(dá)幾百兆電子伏的質(zhì)子組成，其中只有很少百電子伏的質(zhì)子組成，其中只有很少百分比像分比像O+O+這樣的重粒子。從幾百千米這樣的重粒子。

10、從幾百千米到到60006000千米的低空稱為千米的低空稱為“內(nèi)帶內(nèi)帶”，有，有高能電子的高能電子的60006000千米以上的高空稱為千米以上的高空稱為“外帶外帶”。范艾侖輻射帶范艾倫帶內(nèi)的高能粒子對(duì)載人范艾倫帶內(nèi)的高能粒子對(duì)載人空間飛行器、衛(wèi)星等都有一定空間飛行器、衛(wèi)星等都有一定危害，其內(nèi)外帶之間的縫隙則危害，其內(nèi)外帶之間的縫隙則是輻射較少的安全地帶。是輻射較少的安全地帶。范艾侖輻射帶極光極光范艾倫帶粒子的主要來(lái)源是被地范艾倫帶粒子的主要來(lái)源是被地球磁場(chǎng)俘獲之球磁場(chǎng)俘獲之太陽(yáng)風(fēng)粒子太陽(yáng)風(fēng)粒子，這些，這些帶電粒子在范艾倫帶兩轉(zhuǎn)折點(diǎn)間帶電粒子在范艾倫帶兩轉(zhuǎn)折點(diǎn)間來(lái)回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)發(fā)生磁暴時(shí)，來(lái)回運(yùn)動(dòng)

11、。當(dāng)太陽(yáng)發(fā)生磁暴時(shí)，地球磁層受擾動(dòng)變形，而局限在地球磁層受擾動(dòng)變形，而局限在范艾倫帶的高能帶電粒子大量洩范艾倫帶的高能帶電粒子大量洩出，并隨磁力線於地球的極區(qū)進(jìn)出，并隨磁力線於地球的極區(qū)進(jìn)入大氣層，激發(fā)空氣分子產(chǎn)生美入大氣層，激發(fā)空氣分子產(chǎn)生美麗的極光。麗的極光。 在均勻磁場(chǎng)中某點(diǎn)在均勻磁場(chǎng)中某點(diǎn) A 發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子子, 它們的運(yùn)動(dòng)方向它們的運(yùn)動(dòng)方向 不盡相同不盡相同 , 但與磁方向都較小但與磁方向都較小, 這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng)這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng), 因螺距近似相等因螺距近似相等, 都相交于屏上同一點(diǎn)都相交于屏上同一點(diǎn), 此現(xiàn)象稱

12、之為磁聚焦此現(xiàn)象稱之為磁聚焦 . 有正交電場(chǎng)的磁聚焦有正交電場(chǎng)的磁聚焦磁聚焦原理磁聚焦原理 vvv/sinvv cosvv/qBmT2qBmRvqBmd2cosvTv/螺距螺距應(yīng)用應(yīng)用 電子光學(xué)電子光學(xué) 電子顯微鏡等電子顯微鏡等 金屬鎳表面用金屬鎳表面用3535個(gè)惰性氣體氙原子組成個(gè)惰性氣體氙原子組成“IBM”IBM”三個(gè)英文三個(gè)英文這是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所的科技人員利用納米加工技這是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所的科技人員利用納米加工技術(shù)在石墨表面通過(guò)搬遷碳原子而繪制出的世界上最術(shù)在石墨表面通過(guò)搬遷碳原子而繪制出的世界上最小的中國(guó)地圖。小的中國(guó)地圖。下圖所示的是在電解液中得到的下圖所示的是在電解液中得到的硫酸

13、根離子硫酸根離子吸附在吸附在銅單晶銅單晶(111)(111)表面的表面的STMSTM圖象。圖象。液體中觀察原子圖象液體中觀察原子圖象5 . 電子荷質(zhì)比的測(cè)定電子荷質(zhì)比的測(cè)定調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)B 使比值使比值 U陰陰極極控制極控制極陽(yáng)極陽(yáng)極BlnTvlx 0 U陰陰極極控制極控制極陽(yáng)極陽(yáng)極Bl=(1.758819620.00000053)1011C/kgqBmT22012xmveU222 28eUnmB lem6 6、速度選擇器、速度選擇器FmBqqEv + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - -E+vFeBEv湯姆孫實(shí)驗(yàn)湯姆孫實(shí)驗(yàn) eVm22

14、1v電子動(dòng)能：電子動(dòng)能：meV2v電子束打在屏幕中央的條件：電子束打在屏幕中央的條件：BEvmeVBE2222VBEme111kgC10)53(75881962. 1me電子的比荷：電子的比荷： kg10)54(1093897. 931m電子的質(zhì)量：電子的質(zhì)量： 不同的粒子質(zhì)量分布在不同的位置不同的粒子質(zhì)量分布在不同的位置7 質(zhì)譜儀原理0qBmRv BEvBqBm0E 水銀同位素譜8 8、電子回旋加速器、電子回旋加速器回旋加速器是一種粒子加速器?；匦铀倨魍ㄟ^(guò)高頻交流電壓來(lái)加速帶電粒子。9 9、電子回旋加速器、電子回旋加速器許多原子核、基本粒子的性質(zhì)有關(guān)的資訊，均是利用高能粒子轟擊原子靶（at

15、omic target）而獲得的。1932年，約翰柯克勞夫與歐內(nèi)斯特沃吞在英國(guó)制造了第一臺(tái)“原子擊破器”（atom smasher）。他們是利用700,000V的高電壓對(duì)質(zhì)子加速，然后再拿它們轟擊鋰靶。他們采用的方法雖然較為野蠻，但確實(shí)是他們采用的方法雖然較為野蠻，但確實(shí)是建構(gòu)出了這么個(gè)高電壓。在建構(gòu)出了這么個(gè)高電壓。在1929年時(shí)，勞年時(shí)，勞倫斯就已經(jīng)考慮過(guò)這種可能性：將粒子重倫斯就已經(jīng)考慮過(guò)這種可能性：將粒子重復(fù)地經(jīng)由一復(fù)地經(jīng)由一“相對(duì)小電壓相對(duì)小電壓”做加速，而不做加速，而不是一次就用一個(gè)巨大電壓去做加速。他于是一次就用一個(gè)巨大電壓去做加速。他于是與是與李明李明斯頓合作，發(fā)展出了回旋加速

16、器斯頓合作，發(fā)展出了回旋加速器（cyclotron）。第一部回旋加速器建于）。第一部回旋加速器建于1930年，稍后的改良則于年，稍后的改良則于1934年完成。年完成。8 8、電子回旋加速器、電子回旋加速器E.O. 勞倫斯勞倫斯 (1901-1957) 1932年設(shè)計(jì)的世界上年設(shè)計(jì)的世界上第一臺(tái)回旋加速器第一臺(tái)回旋加速器此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).帶電粒子束帶電粒子束N線圈線圈S鐵鐵芯芯接振蕩器接振蕩器9 9、電子回旋加速器、電子回旋加速器環(huán)形環(huán)形真空室真空室mqBf2mqB

17、R0v2k21vmE 頻率與半徑無(wú)關(guān)頻率與半徑無(wú)關(guān)到半圓盒邊緣時(shí)到半圓盒邊緣時(shí)mRBqE22022k回旋加速器原理圖回旋加速器原理圖NNS SB B2D1DOONN 例例 有一回旋加速器，交變電壓的頻率為有一回旋加速器，交變電壓的頻率為 ，半圓形電極的半徑為半圓形電極的半徑為0.532m。 問(wèn)問(wèn) 加速氘核所需的磁加速氘核所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多大？感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多大？其最大速率有多大？其最大速率有多大？Hz10126解解T56. 1T106 . 11012103 . 31962722BqmfMeV7 .1622022kmRBqE170sm10

18、02. 4mqBRv回旋加速器真空室示意圖束流線束流線高壓高壓電源電源真空泵真空泵測(cè)量電容測(cè)量電容離子源離子源束流束流探測(cè)器探測(cè)器D形形電極電極真空真空室室 靜電靜電偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)板微調(diào)微調(diào)電容電容四極四極透鏡透鏡 束流束流探測(cè)器探測(cè)器中國(guó)第一臺(tái)回旋加速器 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所 90Mev加速器加速器我國(guó)于我國(guó)于19941994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器器 ，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 10. 10. 霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)1879年霍耳年霍耳（A.H.Hall）發(fā)現(xiàn)：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通電的發(fā)現(xiàn)：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通電

19、的金屬導(dǎo)體板的上下表面出現(xiàn)橫向電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱金屬導(dǎo)體板的上下表面出現(xiàn)橫向電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為為10. 10. 霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓BqqEdHvBEdHvBbUdHv+qdv+ + + + + - - - - -eFmFnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數(shù)系數(shù)dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdvBbUdHvdIBRH I+ + +- - -+-HUBmFdv霍耳效應(yīng)的應(yīng)用霍耳效應(yīng)的應(yīng)用1 1）判斷半導(dǎo)體的類(lèi)型）判斷半導(dǎo)體的類(lèi)型mF+ + +- - - HU-BI+-dv

20、P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體2)霍耳效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)dIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是以磁場(chǎng)為工作媒體，將物體的以磁場(chǎng)為工作媒體，將物體的運(yùn)動(dòng)參運(yùn)動(dòng)參量量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開(kāi)關(guān)的功能具備傳感和開(kāi)關(guān)的功能.3)3)霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用霍爾器件訖今為止，已在現(xiàn)代汽車(chē)上廣泛應(yīng)用的霍爾器件有：在分電器上作信號(hào)傳感器、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車(chē)速度表和里程表、液體物理量檢測(cè)器、各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開(kāi)關(guān)，等等.3

21、)3)霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用例如汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者將霍爾傳感器放在分電器內(nèi)取例如汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者將霍爾傳感器放在分電器內(nèi)取代機(jī)械斷電器，用作點(diǎn)火脈沖發(fā)生器。這種霍爾式點(diǎn)火脈代機(jī)械斷電器，用作點(diǎn)火脈沖發(fā)生器。這種霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器隨著轉(zhuǎn)速變化的磁場(chǎng)在帶電的半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生脈沖發(fā)生器隨著轉(zhuǎn)速變化的磁場(chǎng)在帶電的半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓，控制電控單元（沖電壓，控制電控單元（ECUECU）的初級(jí)電流。相對(duì)于機(jī)械斷）的初級(jí)電流。相對(duì)于機(jī)械斷電器而言，霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器無(wú)磨損免維護(hù)，能夠適電器而言，霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器無(wú)磨損免維護(hù)，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，還能精確地控制點(diǎn)火正時(shí)，

22、能夠較大應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，還能精確地控制點(diǎn)火正時(shí)，能夠較大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。用作汽車(chē)開(kāi)關(guān)幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。用作汽車(chē)開(kāi)關(guān)電路上的功率霍爾電路，具有抑制電磁干擾的作用。電路上的功率霍爾電路，具有抑制電磁干擾的作用。3)3)霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用轎車(chē)的自動(dòng)化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁轎車(chē)的自動(dòng)化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車(chē)上有許多燈具和電器件，尤其是功率較干擾。而在汽車(chē)上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機(jī)和雨刮器電機(jī)在開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪大的前照燈、空調(diào)電機(jī)和雨刮器電機(jī)在開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，使

23、機(jī)械式開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁涌電流，使機(jī)械式開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號(hào)。采用功率霍爾開(kāi)關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。干擾信號(hào)。采用功率霍爾開(kāi)關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象?；魻柶骷ㄟ^(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，可用霍爾器件通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，可用于監(jiān)視和測(cè)量汽車(chē)各部件運(yùn)行參數(shù)的變化。于監(jiān)視和測(cè)量汽車(chē)各部件運(yùn)行參數(shù)的變化。3)3)霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進(jìn)行二次變換；可測(cè)量壓力、質(zhì)量、液位、這些變量進(jìn)行二次變換；可測(cè)量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量

24、等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。目前的霍爾器件都可承受一定的振可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。目前的霍爾器件都可承受一定的振動(dòng)，可在零下動(dòng)，可在零下4040攝氏度到零上攝氏度到零上150150攝氏度范圍內(nèi)工作，攝氏度范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車(chē)的惡劣工全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車(chē)的惡劣工作環(huán)境。作環(huán)境。 3)3)霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用霍耳效應(yīng)在汽車(chē)中的應(yīng)用11 11 磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電效率可達(dá)效率可達(dá)55%55%法國(guó)物理學(xué)家法國(guó)物理學(xué)家安培定律安培實(shí)驗(yàn)：磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用安培實(shí)驗(yàn)：磁鐵

25、對(duì)通電導(dǎo)線的作用7-7-1 7-7-1 載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力BlIF dd電子受的合力電子受的合力=?安培定律安培定律安培力產(chǎn)生的機(jī)理？安培力產(chǎn)生的機(jī)理？IfqB v設(shè)：設(shè)： 電子數(shù)密度電子數(shù)密度 n電流元截面積電流元截面積 S電流元中的電子數(shù)電流元中的電子數(shù) nSdl電子電量電子電量 大小大小 q電流元中的電流元中的離子數(shù)離子數(shù)也為也為 nSdl，每個(gè)離子受的電，每個(gè)離子受的電場(chǎng)力等于電子的洛侖茲力。場(chǎng)力等于電子的洛侖茲力。fv Ef安培力是離子受力的宏觀體現(xiàn)安培力是離子受力的宏觀體現(xiàn)fqB v flnSF ddBv lnSq dBv qfBlIF dd安培定律安培定

26、律安培力的基安培力的基本計(jì)算公式本計(jì)算公式LBlIFdfv EfI B lIdvqnSI 根據(jù)對(duì)稱性分析根據(jù)對(duì)稱性分析jFFy2202xFjBABIF1解解sindd222FFFy例例 1 如圖一通有電流如圖一通有電流I 的閉合半圓周回路放在磁感應(yīng)的閉合半圓周回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為 B 的均勻磁場(chǎng)中，回路平面與磁感強(qiáng)度的均勻磁場(chǎng)中，回路平面與磁感強(qiáng)度 垂直垂直 。 電流為順時(shí)針?lè)较螂娏鳛轫槙r(shí)針?lè)较? 求磁場(chǎng)作用于閉合導(dǎo)線的力。求磁場(chǎng)作用于閉合導(dǎo)線的力。ABCxyIBo1F2dFRlId2dFlId sindd222 FFFy sindlBI 0dsin BIRjABBIjRBIF )2(2

27、 ddRl jABBIF1021FFFBIR2 PxyoIBLFd0dd00yBIFFxxjBILFFyBILxBIFFLyy0dd sindsinddlBIFFx 解法（解法（1 1）取一段電流元）取一段電流元lId cosdcosddlBIFFy例例 2 2 求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力。中所受的力。lId任意平面載流導(dǎo)線在均勻任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力磁場(chǎng)中所受的力 , ,與其始與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力相同。線所受的磁場(chǎng)力相同。直接用安培定律積分如何求直接用安培定律積分如何求? ?Px

28、yoIBLFdlId 結(jié)論結(jié)論P(yáng)xyoIBLFdlIdBlIF dd BlIFd BlI)d(BLI ILBF 均勻磁場(chǎng)均勻磁場(chǎng)中閉合導(dǎo)中閉合導(dǎo)線回路受的安培力線回路受的安培力? ? LBlIFd LBlI)d(0 直接用安培定律積分如何求直接用安培定律積分如何求? ?解法2例題例題3 半徑為半徑為 R 的平面圓形線圈中載有電流的平面圓形線圈中載有電流I2，另一無(wú)，另一無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線限長(zhǎng)直導(dǎo)線 AB 中載有電流中載有電流 I1設(shè)設(shè) AB 通過(guò)圓心，并和圓通過(guò)圓心，并和圓形線圈在同形線圈在同 一平面內(nèi)（如圖）一平面內(nèi)（如圖）,求圓形線圈所受的磁力。求圓形線圈所受的磁力。 1IAB2I1IABdlI

29、2 FdFd cos2101RIB dlIBdF21 dlIRI210cos2 dII210cos2 cos21dlIBdFx dII2102 1IABdlI2 Fd Fd yxFd dIIFx210202 210II 0 yF210IIF 1IABdlI2 Fd Fd xyrxI2I1例例4 .4 . 無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線通有電流無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線通有電流I I1 1 ，在同一平面，在同一平面內(nèi)有長(zhǎng)為內(nèi)有長(zhǎng)為L(zhǎng) L的載流直導(dǎo)線，通有電流的載流直導(dǎo)線，通有電流I I2 2 。（如圖所示）（如圖所示）求：長(zhǎng)為求：長(zhǎng)為L(zhǎng) L的導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力。的導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力。解：lBIFdd2 coslrxcosd

30、dxl cosd2d21xxIIFodxxldFdlxIlIo 2d12 同學(xué)們練習(xí)rxI2I1cosd2d21xxIIFo cos21dcos2dLrroxxIIFFdxxldFdlrLrIIo coslncos221 平行電流間的相互作用1I2平行電流間的相互作用aIBo222aIBo21112112112d2ddlaIIlBIFo單位長(zhǎng)度受力單位長(zhǎng)度受力aIIlFo2dd21112aIIlFo2dd21221dF12dl1B2dF21dl2B1電流強(qiáng)度單位：電流強(qiáng)度單位：“安培安培”的定義的定義設(shè)： I1 = I2 = 1 A，a = 1 m單位長(zhǎng)度導(dǎo)線受到的磁力：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度導(dǎo)線受到的磁力

31、：12111042721aIIdldFo17102mN1I2F12F21電流強(qiáng)度單位：電流強(qiáng)度單位：“安培安培”的定義的定義1I2F12F21兩平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距兩平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距1m，通過(guò)大小相等的電流，如通過(guò)大小相等的電流，如果這時(shí)它們之間單位長(zhǎng)度果這時(shí)它們之間單位長(zhǎng)度導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力正好是導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力正好是2 10-7 Nm時(shí)，就把兩導(dǎo)時(shí)，就把兩導(dǎo)線中所通過(guò)的電流定義為線中所通過(guò)的電流定義為“1安培安培”。兩通電線圈的相互作用兩通電線圈的相互作用模型介紹：兩通電線圈，其中模型介紹：兩通電線圈，其中一個(gè)線圈固定不動(dòng)，另一線圈一個(gè)線圈固定不動(dòng)，另一線圈在重力作用下下落，由于兩線在重力作用下

32、下落，由于兩線圈的磁場(chǎng)相互排斥，且排斥力圈的磁場(chǎng)相互排斥，且排斥力隨下落增大，最后重力與磁力隨下落增大，最后重力與磁力達(dá)到平衡，線圈的運(yùn)動(dòng)也趨于達(dá)到平衡，線圈的運(yùn)動(dòng)也趨于靜止靜止 .下落線圈簡(jiǎn)化為一磁偶極矩，下落線圈簡(jiǎn)化為一磁偶極矩，固定線圈中心軸線的磁場(chǎng)可借固定線圈中心軸線的磁場(chǎng)可借用圓環(huán)電流的解析公式，也可用圓環(huán)電流的解析公式，也可由數(shù)值計(jì)算得到。這里場(chǎng)的計(jì)由數(shù)值計(jì)算得到。這里場(chǎng)的計(jì)算都是解析數(shù)值化的。算都是解析數(shù)值化的。兩通電線圈的相互作用兩通電線圈的相互作用建模建模mp相互作用能量曲線相互作用能量曲線Uz(z)UmBpm mgzUg 下落線圈的下落線圈的運(yùn)動(dòng)可由能運(yùn)動(dòng)可由能量方程確定量

33、方程確定(z)502Bpzm.mgzEm)(2ddzBpmgzEtzm兩通電線圈的相互作用兩通電線圈的相互作用 sinFaM BmM sinBIabM m7-7-2 載流線圈在磁場(chǎng)中所受的磁力矩0 F磁鐵磁鐵面板面板前游絲前游絲線圈線圈后游絲后游絲+ +芯芯鐵鐵極極靴靴指針指針磁電式電流計(jì)磁電式電流計(jì)磁電式電流計(jì)原理磁電式電流計(jì)原理aM aBNIS KNBSaI實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定 游絲的反抗力矩與線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度成正比游絲的反抗力矩與線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度成正比. .NNS S磁磁鐵鐵五 磁力的功磁力的功1. 載流直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)載流直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí) IdWFdxdW BIldx IdFI

34、Idx lB=dI 2. 載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cos=Id ()BSBsin d=SI.M.若電流不變，則有：若電流不變，則有：BmM sinmBM m IdWI MddW BI例例2. 2. 有一半徑為有一半徑為R R的閉合載流線圈，通過(guò)電流的閉合載流線圈，通過(guò)電流I I。今。今把它放在均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為把它放在均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，其方向與線，其方向與線圈平面平行。求：（圈平面平行。求：（1 1）以直徑為轉(zhuǎn)軸，線圈所受磁）以直徑為轉(zhuǎn)軸，線圈所受磁力矩的大小和方向。（力矩的大小和方向。（2 2）在力矩作用下，線圈轉(zhuǎn)過(guò)）在力矩作用下，線圈轉(zhuǎn)過(guò)9090，力

35、矩做了多少功？，力矩做了多少功？法一法一dsinsinddIBRlIBF作用力垂直于線圈平面作用力垂直于線圈平面sinddRFMdsin22IBRRdlM202221sinIBRdIBRdMM力矩的功力矩的功mBmBMW02sinddIBRW22122RIm法二法二BmMsinmBM 2902RIm221IBRM線圈轉(zhuǎn)過(guò)線圈轉(zhuǎn)過(guò)9090時(shí)，磁通量的增量為時(shí)，磁通量的增量為BR22mIBRIW22m電磁炮電流從一條軌道經(jīng)“炮彈”流向另一條軌道，通電“炮彈”在磁場(chǎng)中受到安培力，從而發(fā)射出去.電磁炮是利用電磁發(fā)射技電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)武器術(shù)制成的一種先進(jìn)武器電磁炮電磁炮在未來(lái)武器的

36、發(fā)展計(jì)劃在未來(lái)武器的發(fā)展計(jì)劃中，已成為越來(lái)越重要的部分。中，已成為越來(lái)越重要的部分。美國(guó)海軍美國(guó)海軍已在弗吉尼亞州達(dá)爾已在弗吉尼亞州達(dá)爾格林的海軍水面作戰(zhàn)中心對(duì)電格林的海軍水面作戰(zhàn)中心對(duì)電磁軌道炮進(jìn)行測(cè)試，預(yù)計(jì)將于磁軌道炮進(jìn)行測(cè)試，預(yù)計(jì)將于20162016年裝備上艦。年裝備上艦。 電磁炮居里居里. .P7-8-1 介質(zhì)的磁化電介質(zhì)極化回顧定義1、無(wú)極分子的位移極化、無(wú)極分子的位移極化E E在外電場(chǎng)的作用下，在外電場(chǎng)的作用下，介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。的極化。由于極化，在介質(zhì)表由于極化，在介質(zhì)表面產(chǎn)生的電荷稱為極面產(chǎn)生的電荷稱為極化電荷或稱束縛電荷。

37、化電荷或稱束縛電荷。pFF2 2、有極分子的轉(zhuǎn)向極化、有極分子的轉(zhuǎn)向極化E Eo oF FF F-pE Eo o無(wú)極分子在外場(chǎng)的作用下無(wú)極分子在外場(chǎng)的作用下由于正負(fù)電荷發(fā)生偏移而由于正負(fù)電荷發(fā)生偏移而產(chǎn)生的極化稱為產(chǎn)生的極化稱為位移極化位移極化。有極分子在外場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)有極分子在外場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的極化稱為而產(chǎn)生的極化稱為轉(zhuǎn)向極化轉(zhuǎn)向極化。eMpE介質(zhì)中的靜電場(chǎng)介質(zhì)中的靜電場(chǎng)場(chǎng)場(chǎng)介介p n Sqp dS epPV0()SqqE dS內(nèi)0SD dSq內(nèi)mMVsnjMesLM dlIsoLIIl dBLH dlI內(nèi)0DPE0(1)eDEE0ePE oBHMmMHHBmo)1 (H00(1)er

38、1re (1)omor 1rm 7-8-1 介質(zhì)的磁化當(dāng)一塊介質(zhì)放在外磁場(chǎng)中將會(huì)與磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，當(dāng)一塊介質(zhì)放在外磁場(chǎng)中將會(huì)與磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，介質(zhì)表面會(huì)產(chǎn)生磁化電流，介質(zhì)中出現(xiàn)附加磁場(chǎng)。介質(zhì)表面會(huì)產(chǎn)生磁化電流，介質(zhì)中出現(xiàn)附加磁場(chǎng)。 這種現(xiàn)象叫這種現(xiàn)象叫“磁化磁化” 。B 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)BB BBBoorBB 令：令： = = 0 0 r r 稱為磁導(dǎo)率稱為磁導(dǎo)率nIBoonIBBroor 磁介質(zhì)分類(lèi)磁介質(zhì)分類(lèi) （1 1）順磁性介質(zhì)：）順磁性介質(zhì)： 介質(zhì)磁化后呈弱磁性。介質(zhì)磁化后呈弱磁性。附加磁場(chǎng)附加磁場(chǎng)B 與外場(chǎng)與外場(chǎng)B0同向。同向。 B B0 , r 1（2 2）抗磁性介質(zhì)：介質(zhì)磁化后呈弱磁性

39、。）抗磁性介質(zhì)：介質(zhì)磁化后呈弱磁性。附加磁場(chǎng)附加磁場(chǎng)B 與外場(chǎng)與外場(chǎng)B0反向。反向。 B B0 , r B0 , r 1（4 4）完全抗磁體：（）完全抗磁體：（ r r 0 0）：）： B B 0 0，磁介質(zhì)，磁介質(zhì) 內(nèi)的磁場(chǎng)等于零（如超導(dǎo)體）。內(nèi)的磁場(chǎng)等于零（如超導(dǎo)體）。分子磁矩分子磁矩 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化近代科學(xué)實(shí)踐證明，組成分子或原子中的電子，不僅存在繞近代科學(xué)實(shí)踐證明，組成分子或原子中的電子，不僅存在繞原子核的軌道運(yùn)動(dòng)，還存在自旋運(yùn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生原子核的軌道運(yùn)動(dòng)，還存在自旋運(yùn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生磁效應(yīng)。把分子或原子看作一個(gè)整體，分子或原子中各電子磁效應(yīng)。

40、把分子或原子看作一個(gè)整體，分子或原子中各電子對(duì)外產(chǎn)生磁效應(yīng)的總和，可等效于一個(gè)圓電流，稱為對(duì)外產(chǎn)生磁效應(yīng)的總和，可等效于一個(gè)圓電流，稱為“分子分子電流電流”。分子電流的磁矩稱為。分子電流的磁矩稱為“分子磁矩分子磁矩”表示為表示為 m+ +- - -+ +各電子磁矩各電子磁矩lmlm+ +- -分子磁矩分子磁矩m特點(diǎn)：存在分子固有磁矩。特點(diǎn)：存在分子固有磁矩。0im外磁場(chǎng)中：外磁場(chǎng)中：0im- -+ + +- -+ +- -mmmB+ +- - -+ +- -+ +mmmMmB無(wú)外磁場(chǎng)無(wú)外磁場(chǎng)順順 磁磁 質(zhì)質(zhì) 的的 磁磁 化化0B有外磁場(chǎng)有外磁場(chǎng)sI特點(diǎn)：分子固有磁矩等于零，因此不存在順磁效應(yīng)。

41、特點(diǎn)：分子固有磁矩等于零，因此不存在順磁效應(yīng)。+ +lmB- -lmmfmf+ +- -vlmBlmefef+ +lmBv- -lmmf+ +- -vlmBlm mfefef202rem 202er 220rmfe 22rmffme B/22rem結(jié)論附加電子磁矩附加電子磁矩 的方向總是和外磁場(chǎng)的方向總是和外磁場(chǎng) 方向相反。方向相反。lm0B由于分子中每一個(gè)運(yùn)動(dòng)電子都要產(chǎn)生與外磁場(chǎng)反向的由于分子中每一個(gè)運(yùn)動(dòng)電子都要產(chǎn)生與外磁場(chǎng)反向的附加磁矩附加磁矩 ，分子中各電子附加磁矩的矢量和即為，分子中各電子附加磁矩的矢量和即為分子的附加磁矩分子的附加磁矩 。磁。磁 介質(zhì)中大量分子的附加磁介質(zhì)中大量分子的

42、附加磁矩在宏觀上對(duì)外顯示出磁效應(yīng)。這一磁效應(yīng)與外磁場(chǎng)矩在宏觀上對(duì)外顯示出磁效應(yīng)。這一磁效應(yīng)與外磁場(chǎng)方向相反，我們把它稱為方向相反，我們把它稱為“抗磁效應(yīng)抗磁效應(yīng)”。lmm在抗磁質(zhì)和順磁質(zhì)中都會(huì)存在抗磁質(zhì)和順磁質(zhì)中都會(huì)存在抗磁效應(yīng)，只是抗磁效應(yīng)在抗磁效應(yīng)，只是抗磁效應(yīng)與順磁效應(yīng)相比較要小得多，與順磁效應(yīng)相比較要小得多，因此在順磁質(zhì)中，抗磁效應(yīng)因此在順磁質(zhì)中，抗磁效應(yīng)被順磁效應(yīng)所掩蓋。被順磁效應(yīng)所掩蓋。 7-8-2 磁化強(qiáng)度與磁化電流1.1.磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度 為了反映磁化程度的強(qiáng)弱，引入為了反映磁化程度的強(qiáng)弱，引入“磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量”VmM單位：1mA磁化強(qiáng)度是空間坐標(biāo)的矢量函數(shù)。當(dāng)磁化強(qiáng)

43、度磁化強(qiáng)度是空間坐標(biāo)的矢量函數(shù)。當(dāng)磁化強(qiáng)度矢量為恒矢量時(shí)，磁介質(zhì)被均勻磁化。矢量為恒矢量時(shí)，磁介質(zhì)被均勻磁化。 注意注意: :2. 2. 磁化電流磁化電流 以長(zhǎng)直螺線管為例：以長(zhǎng)直螺線管為例：介質(zhì)磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏介質(zhì)磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏觀效果是在介質(zhì)橫截面邊緣出現(xiàn)環(huán)形電流，這種觀效果是在介質(zhì)橫截面邊緣出現(xiàn)環(huán)形電流，這種電流稱為電流稱為“磁化電流磁化電流”（Is ）。）。磁化電流是分子電流規(guī)則排列的宏觀反映，并不伴磁化電流是分子電流規(guī)則排列的宏觀反映，并不伴隨電荷的定向運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生熱效應(yīng)。而傳導(dǎo)電流是隨電荷的定向運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生熱效應(yīng)。而傳導(dǎo)電流是由大量電荷作

44、定向運(yùn)動(dòng)而形成的。由大量電荷作定向運(yùn)動(dòng)而形成的。IslMS磁化面電流密度磁化面電流密度lIjss磁化強(qiáng)度矢量的大小與磁化強(qiáng)度矢量的大小與磁化面電流密度的關(guān)系磁化面電流密度的關(guān)系ssjlSlSjVmMIslMSsnjMenPnP介質(zhì)表面單位長(zhǎng)度上的磁化電流介質(zhì)表面單位長(zhǎng)度上的磁化電流MBsnjMenesj結(jié)論：當(dāng)磁化強(qiáng)度與磁介質(zhì)表面的法向垂直時(shí)，磁結(jié)論：當(dāng)磁化強(qiáng)度與磁介質(zhì)表面的法向垂直時(shí)，磁化強(qiáng)度在數(shù)值上等于磁化電流面密度，它們之間的化強(qiáng)度在數(shù)值上等于磁化電流面密度，它們之間的關(guān)系由右手螺旋法則確定。關(guān)系由右手螺旋法則確定。mjM IsMadcbaddccbbaLl dM0adcbl dMl d

45、M0dcl dMbssLaM dlM dlM abj abIsnjMe磁化強(qiáng)度環(huán)量磁化強(qiáng)度環(huán)量: :結(jié)論：磁化強(qiáng)度結(jié)論：磁化強(qiáng)度 沿閉合回路的環(huán)流，等于穿過(guò)沿閉合回路的環(huán)流，等于穿過(guò)回路所包圍面積的磁化電流。回路所包圍面積的磁化電流。 M7-8-3 磁介質(zhì)中的磁場(chǎng) 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁介質(zhì)在磁化后，由于外磁場(chǎng)磁介質(zhì)在磁化后，由于外磁場(chǎng) 和附加磁場(chǎng)和附加磁場(chǎng) 都都屬于渦旋場(chǎng)。因此，在有磁介質(zhì)存在時(shí)，磁場(chǎng)中的高屬于渦旋場(chǎng)。因此，在有磁介質(zhì)存在時(shí)，磁場(chǎng)中的高斯定理仍成立。斯定理仍成立。0BB1. 1. 有介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理有介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理 0SSdB2. 2. 有介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理有介質(zhì)存在時(shí)的

46、安培環(huán)路定理 soLIIl dBLol dMIIl dMBLo定義“磁場(chǎng)強(qiáng)度”MBHo存在磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理 iLIl dH實(shí)驗(yàn)指出：實(shí)驗(yàn)指出：系數(shù)系數(shù) m m稱為稱為“磁化率磁化率”結(jié)論：磁場(chǎng)強(qiáng)度結(jié)論：磁場(chǎng)強(qiáng)度 沿任一閉合回路的環(huán)路積分，沿任一閉合回路的環(huán)路積分，等于閉合回路所包圍并穿過(guò)的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和等于閉合回路所包圍并穿過(guò)的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和（在形式上與磁介質(zhì)中的磁化電流無(wú)關(guān)）。（在形式上與磁介質(zhì)中的磁化電流無(wú)關(guān)）。H單位：1mAmMHHBMBHmooHBmo)1 (HBroHB令：令： 稱為磁介質(zhì)的稱為磁介質(zhì)的“相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率”)1 (mr令：令：ro稱為磁導(dǎo)率稱為磁導(dǎo)率（1

47、 1）在真空中：）在真空中：100rmM（2 2）在順磁質(zhì)中：）在順磁質(zhì)中：10rm（3 3）在抗磁質(zhì)中：）在抗磁質(zhì)中：10rmIo r r例例5.5. 一半徑為一半徑為R R1 1的無(wú)限長(zhǎng)圓柱形直導(dǎo)線，外面包的無(wú)限長(zhǎng)圓柱形直導(dǎo)線，外面包一層半徑為一層半徑為R R2 2，相對(duì)磁導(dǎo)率為，相對(duì)磁導(dǎo)率為 r r 的圓筒形磁介質(zhì)。的圓筒形磁介質(zhì)。通過(guò)導(dǎo)線的電流為通過(guò)導(dǎo)線的電流為I I0 0 。求磁介質(zhì)內(nèi)外磁場(chǎng)強(qiáng)度和求磁介質(zhì)內(nèi)外磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布。磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布。R2R1221rRIrHlHL2d 212 RIrH212 RIrHBoo10Rr IrHlHL2drIHBroro221RrRrI

48、HBoo2 rR2Io r r7-8-4 鐵磁質(zhì)-視頻1. 磁滯回線磁滯回線 aoHBBr-HsHsbcdefHcOa: 起始磁化曲線起始磁化曲線Hs : 飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Br : 剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Hc : 矯頑力矯頑力鐵磁質(zhì)的特點(diǎn)1、能產(chǎn)生非常強(qiáng)的附加磁場(chǎng)、能產(chǎn)生非常強(qiáng)的附加磁場(chǎng)B 甚至是外磁場(chǎng)甚至是外磁場(chǎng)的千百倍。而且與外場(chǎng)同方向。的千百倍。而且與外場(chǎng)同方向。3、B 和和H 呈非線性關(guān)系，呈非線性關(guān)系， 不是一個(gè)恒量。不是一個(gè)恒量。4、高、高 值。值。2、磁滯現(xiàn)象，、磁滯現(xiàn)象，B 的變化落后于的變化落后于H的變化。的變化。5、存在居里點(diǎn)、存在居里點(diǎn)鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)化為順磁質(zhì)和溫

49、度鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)化為順磁質(zhì)和溫度鐵磁質(zhì)的分類(lèi)HB磁滯回線細(xì)而窄，矯頑力小。磁滯回線細(xì)而窄，矯頑力小。磁滯損耗小，容易磁化，容易磁滯損耗小，容易磁化，容易退磁，適用于交變磁場(chǎng)。如制退磁，適用于交變磁場(chǎng)。如制造電機(jī)，變壓器等的鐵芯。造電機(jī)，變壓器等的鐵芯。硬磁材料硬磁材料HB磁滯回線較寬，剩余磁滯回線較寬，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力都比較大。都比較大。適合于制造永磁體適合于制造永磁體HB矩磁材料矩磁材料磁滯回線接近于矩形，磁滯回線接近于矩形，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br接接近于飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度近于飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs。適合于制作記錄磁帶適合于制作記錄磁帶及計(jì)算機(jī)的記憶元件。及計(jì)算機(jī)的記憶元

50、件。2. 2. 磁疇磁疇 根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強(qiáng)根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強(qiáng)的的“交換耦合作用交換耦合作用”，使得在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，電子，使得在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。這些區(qū)域稱為化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。這些區(qū)域稱為“磁疇磁疇”2. 2. 磁疇磁疇 磁疇大?。捍女牬笮。?810m1010每個(gè)磁疇所含分子數(shù)：每個(gè)磁疇所含分子數(shù)： 21171010用磁疇理論可以解釋鐵磁質(zhì)的磁化過(guò)程、磁滯現(xiàn)用磁疇理論可以解釋鐵磁質(zhì)的磁化過(guò)程、磁滯現(xiàn)象、磁滯損耗

51、以及居里點(diǎn)。象、磁滯損耗以及居里點(diǎn)。鐵磁質(zhì)在外磁場(chǎng)中的磁化過(guò)程主要為疇壁鐵磁質(zhì)在外磁場(chǎng)中的磁化過(guò)程主要為疇壁的移動(dòng)和磁疇內(nèi)磁矩的轉(zhuǎn)向。的移動(dòng)和磁疇內(nèi)磁矩的轉(zhuǎn)向。 自發(fā)磁化方向逐漸轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向（磁疇轉(zhuǎn)向），自發(fā)磁化方向逐漸轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向（磁疇轉(zhuǎn)向），直到所有磁疇都沿外磁場(chǎng)方向整齊排列時(shí)，鐵磁直到所有磁疇都沿外磁場(chǎng)方向整齊排列時(shí)，鐵磁質(zhì)就達(dá)到磁飽和狀態(tài)。質(zhì)就達(dá)到磁飽和狀態(tài)。 T KT K 鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體

52、磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H鐵磁質(zhì)單晶體磁化過(guò)程H7-8-4 7-8-4 磁路與計(jì)算磁路與計(jì)算* *當(dāng)磁場(chǎng)中存在磁導(dǎo)率極高的材料（如鐵磁質(zhì)），當(dāng)磁場(chǎng)中存在磁導(dǎo)率極高的材料（如鐵磁質(zhì)），將顯著地影響并改變磁場(chǎng)的分布，求解這類(lèi)問(wèn)將顯著地影響并改變磁場(chǎng)的分布，求解這類(lèi)問(wèn)題一般是比較復(fù)雜的，但在工程應(yīng)用時(shí)，常常題一般是比較復(fù)雜的，但在工程應(yīng)用時(shí)，常?？梢宰鹘频奶幚恚汛艌?chǎng)簡(jiǎn)化為磁路來(lái)處理。可以作近似的處理，把磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路來(lái)處理。本節(jié)介紹磁路的