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2014
10-15

自考物理(工)复习指导十四

自考物理(工)复习指导十四

五、安培环路定理

  安培环路定理(综合应用):在静电场中,我们说静电场的场强的环流为0,而在磁场中,磁感强度的环流则恰恰相反,它不为0,安培环路定理就是说,在稳恒电流的磁场中,磁感强度沿任意闭合路径的环路积分,等于这个闭合回路所包围的电流的代数和与真空磁导率μ0的乘积。它说明磁场不是保守场,而是一个“涡旋场”。

  这个定理要和高斯定理区别开来,磁感强度沿闭合路径的积分不是磁通量!一个是对路径的积分,一个是对面积的积分。

  我们看到,这个定理在磁场计算中的地位和静电场的高斯定理在静电场计算中的地位是相当的。

  要用安培环路定理分析计算某些特定电流分布的磁场的磁感强度。首先要弄清该电流分布的情况,找出磁场分布的对称性。关键在于选取适当的闭合曲线来做为积分路径。选取回路时应该注意的是,在路径中至少应有一段沿着磁感强度的方向而不是全部垂直与B的方向,否则,这个闭合路径必不包含电流,且磁感强度环流总是为0,无法达到分析计算的目的。(思考题中就有一题出了这样的问题)。并且取得的恰当路径能使B不随路径元发生变化从而可以提到积分式外进行计算。

  六、磁场对载流导线的作用

  安培定律(综合应用):安培定律是电流元在磁场中某点处受力情况的规律。安培发现了它。

  根据这个定律及力的叠加原理可计算任意形状载流导线磁场中所受到的安培力。

  平行无限长直载流导线间的相互作用(识记):两条平行长直导线间的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反。而且由于电流的流向表现为“同向相吸,异向相斥”。(可见“同性相斥,异性相吸”不是普遍真理,在一定条件下如电荷产生定向运动后,同性的电荷也能相互吸引)

  电流单位“安培”的定义(识记):真空相距有1米, 两根长直通电线,每米受力2E7N,就算电流为1A。

  磁场对载流线圈的作用(简单应用):首先要能判断载流线圈在磁场中受力的方向,会怎么转动。这里要注意,磁场不是线圈产生的磁场,而是外磁场。判断时只要分清磁场方向、电流(每一段)方向就能根据右螺旋法则来判断某段导线的受力方向,经过力的叠加,就能知道线圈会作什么方向的转动了。

  知道了力的大小和方向,则线圈在均匀磁场中的转矩的计算就是不难了。

  七、磁场对运动电荷的作用力

  洛伦兹力的计算(综合应用):本教材中,洛伦兹力指磁场对电荷的作用力:

  洛伦兹力及公式主要用于带电粒子在磁场中运动情况的分析计算。

  粒子在均匀磁场中的受力及运动情况可分为三种情况:

  (1)v与 B同向,则粒子沿v的方向作匀速直线运动。受到的洛伦兹力为0。

  (2)v与B垂直,则F=qvB,方向沿v×B的方向。在磁场中,粒子受到的洛伦兹力正好是一个向心力,使粒子在磁场中作匀速圆周运动。

  (3)v与B成任意角θ。这时粒子兼作圆周运动和匀速直线运动,合成轨迹为螺旋运动。

  根据磁场对运动电荷作用力的原理制成的核子物理仪器有质谱仪与回旋加速器,对其工作原理加以(识记)。

  霍耳效应,导体板放在一个磁场中,板面垂直与B,当导体板中流过垂直与B的电流时,导体板的两侧面会产生电势差。这就是霍耳效应。

  八、磁介质

  磁介质按相对磁导率的值可分为:顺磁质 (μr>1)、抗磁质( μr<1)、铁磁质(μr>>1)几类。

  相对磁导率就是某介质的磁导率与真空磁导率的比值。μr=μ/μ0

  磁介质在磁场中产生磁化现象。各类磁介质均有抗磁性。抗磁性是由于磁介质分子内部的电子运动在磁场中产生的附加磁矩引起的。但是顺磁质的顺龙磁性超过抗磁性,故仍表现为顺磁性。顺磁性是由于分子磁矩在磁场中的有序化排列显现出来的。

  磁化后的介质在其边缘表面产生一表面电流,这个电流不能脱离介质被导出,它是由分子电流的总和体现出来的。它只能束附在分子内。而由于电荷的定向运动形成的电流称为传导电流。

  有介质时的安培环路定理(简单应用):安培环路定理在有介质时也可以应用,就是把磁感应强度B变成了磁场强度矢量H.所以这个定理变成:磁场强度矢量H沿任一闭合路径的线积分,等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和。

  磁场强度就是磁感应强度与磁导率的比值。H=B/μ,它的单位是安/米(A/m)。

  铁磁质(识记):了解一下几个概念:剩磁、磁滞回线、磁滞现象。软磁材料、硬磁材料。居里点、磁畴。

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作者:重庆自考