Lec11-物质中的磁场_1_
高中物理磁场知识点汇总
高中物理磁场知识点汇总磁场是物理学中非常重要的一个概念，在高中物理学习中，磁场是其中一个重要的知识点。
了解磁场的概念和性质，可以帮助我们更好地理解物理学中的其它知识点。
本文将为您汇总高中物理磁场的知识点。
1. 磁场的概念与性质磁场是由运动带电粒子（如电子）产生的，它是由磁力线组成的。
磁力线是磁场的一种表示方法，对于任何带电粒子都会产生磁场，磁场的性质包括：磁场是矢量量，指向磁北极；同性质电荷之间产生的力是斥力，异性质电荷之间产生的力是吸力；磁场的作用力都是垂直于运动粒子所受的力。
2. 磁感应强度与磁场强度磁感应强度（B）是磁场的一种度量，单位是特斯拉（T），可以由磁力作用于带电粒子的公式计算。
磁感应强度随着距离的增加而减小。
磁场强度（H）也是磁场的一种度量，单位是安伏/米（A/m），可以由电流产生的磁场的公式计算。
3. 洛伦兹力与磁场中带电粒子的运动洛伦兹力是磁场对带电粒子施加的力，可以用公式F=qvB计算。
其中F是洛伦兹力，q是带电粒子的电荷量，v是运动速度，B是磁感应强度。
当带电粒子与磁感应强度垂直时，洛伦兹力将垂直于速度和磁感应强度。
因此，带电粒子会绕着磁感应线旋转，形成螺旋线运动。
4. 安培定律与磁场的产生根据安培定律，电流产生磁场。
具体来说，电流是由带电粒子流动产生的，带电粒子在运动时会产生磁场。
当电流通过导体时，磁场也会随之产生，并且沿环路方向闭合，形成一个环形磁场。
由于电流的方向可以改变，因此磁场的方向也可以改变。
5. 磁化与磁性物质磁化是指将物质暴露在磁场中，使其产生磁性的过程。
磁性物质是指那些可以在磁场中产生磁化的物质，它们可以被分为三类：顺磁性、抗磁性和铁磁性。
顺磁性物质是指在外磁场下会产生磁矩，与磁场方向相同，如铁簇、氢离子等。
抗磁性物质是指在外磁场下产生磁矩，但与磁场方向相反，如铜、银等。
铁磁性物质是指在外磁场下产生磁矩，且与磁场方向相同，如铁、镍、钴等。
6. 在磁场中的工作磁场在许多工业和科学应用中发挥着重要作用。
物理学中的磁场与电磁感应
物理学中的磁场与电磁感应磁场与电磁感应引言：物理学中的磁场与电磁感应是一个重要的研究领域，它们在我们日常生活中起着重要的作用。
本教案将从磁场的定义、磁感线的性质、电磁感应现象等方面进行探讨，帮助学生深入理解和应用这些概念。
一、磁场的定义与性质1. 磁场的概念磁场是指能够对磁性物质产生作用力的空间区域。
它是由磁体或电流产生的，具有方向和强度。
2. 磁感线的性质磁感线是用来描述磁场分布的曲线，它具有以下性质：- 磁感线是封闭曲线，不存在孤立的磁单极。
- 磁感线的密度表示了磁场的强度，磁感线越密集，磁场越强。
- 磁感线不会相交，相交处的磁感线方向相反。
二、电磁感应现象1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场变化时产生电动势的现象，它可以通过以下公式表示：ε = -dφ/dt其中，ε表示感应电动势，dφ/dt表示磁通量的变化率。
2. 楞次定律楞次定律描述了电磁感应现象中的电流方向，它可以通过以下公式表示：∮B·dl = -dφ/dt其中，∮B·dl表示磁场沿闭合回路的环流，dφ/dt表示磁通量的变化率。
3. 磁场中的电磁感应当一个导体运动于磁场中或磁场变化时，会在导体中产生感应电流。
这种现象被称为磁场中的电磁感应。
4. 电磁感应的应用电磁感应现象在现代科技中有着广泛的应用，例如发电机、变压器、感应炉等。
三、磁场与电磁感应的实验1. 安培环路定理实验通过安培环路定理实验，可以验证磁场的环流与磁场强度的关系。
2. 法拉第电磁感应实验通过法拉第电磁感应实验，可以观察到磁场变化时感应电动势的产生。
3. 磁场中的感应电流实验通过将导体运动于磁场中或改变磁场的强度，可以观察到感应电流的产生。
四、磁场与电磁感应的应用1. 发电机发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能，是现代发电的主要设备之一。
2. 变压器变压器利用电磁感应原理将交流电的电压变换为所需的电压，广泛应用于电力输送和电子设备中。
高考京物理大一轮精准复习课件专题十一磁场
法拉第电磁感应定律与互感现
04
象
法拉第电磁感应定律内容
法拉第电磁感应定律指出，当ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过一 个闭合回路的磁通量发生变化时，回 路中就会产生感应电动势，且感应电 动势的大小与磁通量的变化率成正比 。
法拉第电磁感应定律的公式表达为：E = -n(ΔΦ)/(Δt)，其中E为感应电动势 ，n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量的变化 量，Δt为变化所用的时间。
通过具体例题，演示如何避免 和纠正这些错误。
应试技巧分享：如何提高做题速度和正确率
01 介绍有效的应试技巧，如快速定位关键信息、合 理选择解题方法、规范答题步骤等。
02 分析不同题型的解题策略，提供针对性的训练建 议。
03 分享一些提高做题速度和正确率的实用方法，如 限时训练、错题反思等。
未来命题趋势预测和备考建议
互感现象是指两个相邻的线圈之间，当一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中就会产生感应 电动势。互感系数M是描述两个线圈之间互感特性的物理量。
实际应用：变压器、日光灯等
变压器是利用互感现象工作的电气设 备，它可以将交流电压升高或降低， 同时改变电流的数值和相位。
VS
日光灯的工作原理涉及到自感现象。 当日光灯启动时，镇流器中的线圈会 产生自感电动势，使得灯管中的气体 被击穿并发出可见光。同时，镇流器 还起到限制电流和保护灯管的作用。
实际应用：质谱仪、回旋加速器等
质谱仪
利用带电粒子在磁场中的偏转来测量 粒子的质量。通过测量粒子在磁场中 的偏转角度和速度，可以计算出粒子 的质量。
回旋加速器
利用带电粒子在磁场中的圆周运动来 加速粒子。通过不断改变磁场的方向 和强度，可以使粒子在加速器中不断 加速并获得更高的能量。
(完整版)电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感应
电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感8.如图4-1所示, 导体ad的磁感应强度B的方向为N极穿出纸面,导体的电流方向是_由a→b__.二.判断题1.每个磁体都有两个磁极,一个叫N极,另一个叫S极,若把磁体分成两端,则一段为N极,另一段叫S 极.( × )2.磁场的方向总是由N极指向S极.(×)3.地球是一个大磁体.( √)4.磁场总是由电流产生的.(×)5.由于磁感线能想象地描述磁场的强弱和方向,所以它存在于磁极周围的空间里.( × )三.选择题1.在条形磁铁中,磁性最强的部位在(B )A.中间B. 两极 c.整体2.磁感线上任意点的( B )方向,就是该点的磁场方向.A.指向N极的B.切线 c.直线3.关于电流的磁场,正确说法是(C )A.直线电流的磁场只分布在垂直与导线的某一平面上B.直线电流的刺伤是一些同心圆,距离导线越远,磁感线越密.C. 直线电流,环形电流的磁场方向都可用安培定则判断.四.综合分析题1.有两位同学,各自在铁棒上绕一些导线制成电磁铁,照后按照从右段流入,从左段流出的顺序通入电流.甲同学制成的电磁铁,左端是N极,右端是S极;而乙同学制成的电磁铁,恰好左端是S 极,右端是N极.那么,它们各自是怎样绕导线的?请用简图表示出来.2.判断图4-2中各小磁针的偏转方向.§4—2磁场的主要物理量一.填空题1.描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量称为磁通，用符号表示，单位为____Wb________;描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度，用符号 B 表示，单位为特斯拉（T）。
在均匀磁场中,两者的关系可用公式Φ=B S表示。
2.用来表示媒介质导磁性的物理量叫磁导率，用符号 u 表示,单位是B.顺磁物质、顺磁物质、铁磁物质C.顺磁物质、铁磁物质、铁磁物质2.下列与磁导率无关的量是( B ).A.磁感应强度B.磁场强度C.磁通四、问答题1.试总结磁感线的特点.答：①磁通越密磁场越强，磁力线越疏磁场越弱。
物理人教版选修11电流的磁场PPT课件
实验现象和结果： 从图乙可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围绕导 线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向， 可以得到下述的“安培定则”。
5
安培定则（也叫右手螺旋定则）（一）： 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向
跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁 感线的环绕方向(图乙)． 图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况．
13
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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如果把小磁针放在环形导线的中央， 由N极所指的方向可以知道环形电流中 心附近磁场的方向。
观察环形电流磁感线的形状
安培定则
9
安培定则（也叫右手螺旋定则）（二）： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，
伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁 感线的方向。
10
环形电流的磁场几种图：
立体图
一个环形电流的磁场与小磁针 相似，故可看成小磁针来处理。
平面图
11
2．环形电流的磁场：两侧是N极和S极，离圆环中心越远， 磁场越弱．(如下图所示)
12
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
2、实验结论： 电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。
电流磁场的特点？
安培
物理电磁学中的磁场分析
物理电磁学中的磁场分析磁场是物理电磁学中一个重要的概念，它在许多领域中都有广泛的应用。
本文将对物理电磁学中的磁场进行分析，并探讨其相关性质和应用。
1. 磁场的定义磁场是由带电粒子运动而产生的一种力场，它是物质之间相互作用的结果。
磁场的强度和方向可以用磁感应强度B来描述，其单位为特斯拉(T)。
磁场的产生是由于电流流动产生的，因此与电荷和电流密度有关。
2. 磁场的性质(1) 磁场线：磁场线是用来描述磁场分布的曲线，它的方向是磁场的方向，磁场强度越大，磁力线的密度越大。
(2) 磁通量：磁通量是描述磁场穿过一个平面的情况，用Φ表示，其单位为韦伯(Wb)。
根据高斯定理，磁通量与磁场线束密度之间存在一定的关系。
(3) 磁感应强度：磁感应强度B是描述磁场强度的物理量，其大小与磁场对单位面积的作用力有关。
3. 磁场的分析方法(1) 安培环路定理：根据安培环路定理，磁场沿闭合回路的积分等于回路内电流的代数和乘以真空中的导磁系数，即∮B·dl = μ0·I，其中B表示磁感应强度，μ0为真空中的导磁系数，I为回路内的电流。
(2) 麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁学的基本方程，其中包括了关于磁场的方程。
根据麦克斯韦方程组，可以推导出磁场的变化规律和磁场与电场之间的相互作用。
4. 磁场的应用(1) 电动机：电动机是利用磁场和电场相互作用产生力的一种设备。
通过控制磁场的方向和大小，可以实现电能到机械能的转换。
(2) 电磁感应：根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
这一原理被广泛应用在发电机、变压器等设备中。
(3) 磁共振成像：核磁共振成像（MRI）是利用核磁共振原理来观测人体内部结构的一种影像技术。
它利用磁场对原子核的作用，并通过诱导产生信号来进行图像的重建。
总结：磁场是物理电磁学中的重要概念，它与电流和电荷密度有关，具有独特的性质。
通过安培环路定理和麦克斯韦方程组能够对磁场进行分析。
高中物理奥林匹克竞赛专题---§11.1-磁介质-磁化强度
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二、M、H、B 间的关系
H
B
0
M
M
m r 0
B
B H
M mH
H dl L
I0i
( L内)
即
H
的安培环路定理。
Chapter 11. 磁场中的磁介质 作者：杨§茂11田. 1 磁介质 磁化强度
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二、M、H、B 间的关系
H
B
0
M
M
I0i
I0i：被L包围的自由电流；
B
Is＝
M
m r 0
B
is
dIs n Sdl cos is
S
dl
L B,M
Chapter 11. 磁场中的磁介质 作者：杨§茂11田. 1 磁介质 磁化强度
M lim V 0
pm V
dN pm dV
n pm
pm isS
M nisS
☻在真空中：M＝0，μ r = 1， m r 1 0 。 ☻顺磁质：μ r > 1， m 0； M与B同向。
抗磁质：μ r < 1， m 0； M与B反向。
实验发现：
M
m r 0
B
r : 相对磁导率。 m r 1 : 磁化率 (无单位)。
Chapter 11. 磁场中的磁介质 作者：杨§茂11田. 1 磁介质 磁化强度
试判断 : 顺磁质中的磁化电流方向。
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分析： 顺磁质 m 0
M
m r 0
B
js M eˆ n
即：磁化电流
内侧：向上
外侧：向下
M与 B同向。
I
js1
eˆ n
无机材料化学(第11讲物质的磁性分类)
（1）磁滞回线
磁化过程中磁化强度与磁场强度的关系曲线。 （磁化曲线）
OAB 起始磁化曲线 Ms 饱和磁化强度 Mr 剩余磁化强度
或称剩磁 Hc 矫顽磁场或矫顽力 BD 去磁－退磁曲线
磁滞回线
H为铁磁质中的合磁化强度
磁滞回线还可以表示成Biblioteka ～H的关系曲线，其形状和M～H类似。
因为铁磁质中，M的数值比H 大得多（102～106倍），
反铁磁质的磁化率x>0，一般为10-3~10-6，μr>1。 在磁场中表现为弱磁性。 具有反铁磁性的物质（反铁磁体）有： （1）氧化物：MnO、FeO、α-Fe2O3、Cr2O3、NiO等； （2）部分金属：Mn、Cr、Pt、Pd等； （3）其它化合物：FeS2、MnS、NiF2、FeF2等及部分
铁氧体, 如 ZnFe2O4(反尖晶石)等。
3.3.3 物质的磁性分类
根据磁化率 x 值 或 相对磁导率μr (μr = 1+x ) 的 大小及变化规律，物质的磁性可分为以下五类：
逆磁性（或抗磁性） 顺磁性 铁磁性 反铁磁性 亚铁磁性
1. 逆磁性（或抗磁性）
具有逆磁性的物质在磁场中的磁化很弱， x<0，约为 -10-6 ~ -10-4，μr 是略小于1的数。
磁化强度 M 与磁场强度 H 方向相反，( M = x H )
且一般情况下x不随温度变化。
逆磁性物质主要有如下几类：
（1）惰性气体； （2）不含过渡元素的离子晶体，如 NaCl、KCl 等； （3）不含过渡元素的共价化合物（如CO2）和所有有机化合物； （4）某些金属和非金属，如 Bi、Zn、Cu、 Hg、Pb 、Si、P等。
(4) 铁磁居里温度
升高温度时，热运动可以瓦解磁畴内磁矩有规则的 排列，使磁畴全部破坏的最低温度即为 居里点 TC (居里温度），这时铁磁体转变为顺磁性物质，居里 点体现分子热运动对磁畴形成的干扰。
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解：先设电流 I 根据安培环路 定理求 H B L
S
l
B H nI
pm
M
L
L
L
mg
pm
B0
M
B0
与外场 B0 反向。 pm
rC
绕磁场进动附加一磁矩
附加磁场 B '与外场 B0 反向。
结论
B B0 B1 '
B B0
抗磁质磁化结果使介质内部的磁场削弱.
说明：所有介质均具有抗磁性
顺磁质在外场的作用下也会产生反向的附加 磁矩，但由于它要比固有磁矩小到5个数量级以 上，故可忽略。
磁化
Is
顺 磁 质 的 磁 化
B0
类比：取向极化
无外磁场
有外磁场
顺磁质磁化结果使介质内部的磁场增强
2、抗磁质
pm 0
pm ,电子轨道
n
Pm
抗磁质分子的固有磁矩为零，但分子中各原子仍有磁矩（电 子的轨道磁矩和自旋磁矩）。 电子轨道运动的磁矩（无外磁场情况下）
电子以：v,
r 运动一周的时间： T 2 r / v
电磁学
物质中的磁场
1
目 录
§1 “分子电流”模型 §2 顺磁质与抗磁质 §3 磁化的规律 §4 有磁介质存在时的磁场 §5.6 铁磁质 §5.7 磁场的边界条件
2
“分子电流”模型和磁介质的分类
一、 安培的“分子电流”模型：
磁现象的本质是电流，物质的磁性来源于其中的“ 分子电流”——即磁现象的电本质 相当于一个磁偶极子
类比：极性分子
二、磁介质的分类
在外界磁场作用下产生磁性，并对原磁场产生影响的物 质称为磁介质。物质产生磁性的过程称为磁化。
B B0 B
磁介质中的 总磁感强度 真空中的 磁感强度
'
介质磁化后的 附加磁感强度
顺磁质 r 1 B B0 （铝、氧、锰等） 抗磁质 r 1 B B0 （铜、铋、氢等） 铁磁质r 1 B B0 （铁、钴、镍等）
L
q P dS
S
磁化电流面密度的大小等于 磁化强度的切向分量。 磁化强度矢量沿任意闭合回 路的积分，等于穿过此回路
极化电荷面密度的大小等 于极化强度的法向分量 极化强度矢量经任意闭合 曲面S的通量，等于该闭 合曲面内极化电荷总量的 负值。
的磁化电流 I’的代数和
推导： 设分子浓度为 n， 则穿过 dl 的分子电流：
分子中所有原子的磁效应可用一个等效圆电流 表示，称为分子电流。
根据安培的分子电流模型，每个分子等效一个圆电流
原子：电子绕核运动 原子磁矩 pmi iS 分子磁矩 — 所有原子磁矩的矢量和
pm
分子固有磁矩
pm pmi
i
类比：无极分子
抗磁质 pm 0 无外场作用时，对外不显磁性 顺磁质 pm 0 无外场作用时， 由于热运动，对 外也不显磁性
d l ∥M t
dI S M d l M t dl
dl
n
d I S
磁化面电流面密度= 磁介质表面上 通过单位长度的磁化电流。
dI S i' Mt dl
i '
ˆ i ' M n
M
n
束缚电流面密度的大小等于磁化强度的切向分量。
四、附加磁场（由磁化电流产生） 【例7.2-1】
（2）由磁化强度矢量与束缚电流密度的关系
i ' M n
( r 1) I M 2 r
内界面:
R2
i2 '
I
R1
i1 '
r
( r 1) I i '1 M1 2R1 ( r 1) I i '2 2R2
r
H
外界面:
Hale Waihona Puke 介质中的磁场能量载流回路的磁能：建立磁场过程中外力克服感应电动 势所做的功。 磁介质 改变磁场 改变感应电动势 改变磁能。 例1：如图：长直密绕螺线管（忽略边缘效应）
s s内
0
L
B dl 0 I 0 0 I
L内 L内
I ' M dl
L
L
B dl 0 I 0 0 M dl
L L
定义辅助的物理量---磁场强度 H : 于是有
H
B
0
M
L
H dl I 0 如何求 B？
L内
SI中H 单位：A/m
������ ������内
������′
������
������ ∙ ������������ =
������内
������′
������ ∙ ������������ =
������ ������内
������0
������
������ ∙ ������������ =
������内
������0
I e/T ve/( 2πr) eω / 2π eω 2 er 2 p m ISn πr n ω 2π 2
轨道角动量
r -e
2
L r mv L mrv mωr e pm L pm e L 2m 2m
v
L ω
外磁场对电子轨道磁矩的影响 假设r不变 （量子理 当外场方向与电子磁矩方向相同时 论概念）
m
磁介质的磁化率
P e 0 E 0 r 1 E
e
电介质的极化率
目 录
§1 “分子电流”模型 §2 顺磁质与抗磁质 §3 磁化的规律 §4 有磁介质存在时的磁场 §5.6 铁磁质 §5.7 磁场的边界条件
22
磁介质中的磁场 磁场强度
B B0 B
B0 :外磁场
磁介质 S
dl
S分子
M
dl
放大
i分子
dI n i分子 (S分子 cos θ dl)
M cos θ dl M dl
穿过L所围曲面S 的磁化电流
I
磁化强度沿任意闭合环路L的线积分，等于穿过L的磁化电 流的代数和。
L
M dl
介质表面磁化电流密度：
选
Mt M
28
磁介质中描写恒定磁场性质和计算磁场B的完备方程组
L
s
B dS 0
高斯定理
I0与L环绕方向成右
手螺旋时为正，反 之为负。
H dl I 0 安培环路定理
L内
B 0 r H
介质方程
I0
由安培环路定理
H
由介质方程
B
场方程：������类比������， ������类比������
总磁场：
I ' B'
B B0 B '
B’ 与 B0 同向，且 |B’| < |B0|，顺磁质 B’ 与 B0 反向，且 |B’| < |B0|，抗磁质 B’ 与 B0 同向，且 |B’| >> |B0|，铁磁质
五. 磁化的规律
对比 电介质
各向同性线性磁介质 各向同性线性电介质
m M Km B B r 0
电场
1 ������ ∙ ������������ = ������0 ������0 + ������′
������内 ������
磁场
������ ∙ ������������ = ������0
������内
������0 + ������′
������
������ ∙ ������������ = −
B ：磁化电流产生
一、 磁介质中磁场的高斯定理
s
B0 dS 0
s
B dS 0
s
B dS 0
二、 磁场强度 磁介质中磁场的安培环路定理
L
B dl
L
B0 dl
L
B ' dl 0 I 0 0 I
L内 L内
I 0：传导电流 I ：磁化电流
������ × ������ = ������′
������ ∙ ������ = ������′
������′：极化电荷体密度 ������′：极化电荷面密度
������ × ������ = ������′
������′：磁化电流密度 ������′：磁化电流面密度
例: 求
一无限长载流直导线，其外包围一层磁介质，相对磁导 率 r 1 。
弱磁质
1、顺磁质 pm 0
加上外磁场，分子磁矩要受到一个力矩 M 的作用，使分子磁 矩转向外磁场的方向。
分子电流在外磁场作用下，产生转 动，磁矩将转向外场方向—宏观上 产生附加磁场 B1 。 '
B0
B1 '
Pm
B0
M
M Pm B
B1 ' 与外场方向相同
B B0 B1 ' B0
(1) 磁介质中的磁感应强度和磁化强度 (2) 介质内外界面上的束缚电流密度
解 （1）根据磁介质的安培环路定理
I
LH dl LHdl 2πrH I
H I 2 r
R1
R2
r
B 0 r H 0 r
I 2 r
r
H
( r 1) I M m H ( r 1) H 2 r
������ = ������0 ������������ ������