大学物理第九章磁场目录•磁场基本概念与性质•恒定电流产生磁场•磁场对运动电荷作用•铁磁物质与磁化现象•电磁感应与自感互感现象•电磁波简介与麦克斯韦方程组磁场基本概念与性质01磁场定义及描述方法磁场是由运动电荷或电流产生的特殊物质形态，存在于磁体或通电螺线管等周围空间中。描述磁场的方法主要有两种：一种是通过磁感应强度来描述磁场的强弱和方向；另一种是通过磁力线来形象地表示磁场的分布和方向。0102磁感应强度与方向在国际单位制中，磁感应强度的方向定义为小磁针静止时N极所指的方向，即磁场中某点的磁场方向。磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示，单位为特斯拉（T）。磁力线是描述磁场分布和方向的曲线，其切线方向表示该点的磁场方向。磁力线的特点包括：不相交、不中断、不闭合（在磁体外部），以及磁力线的疏密程度表示磁场的强弱。磁力线及其特点在磁场中，不同物质具有不同的磁性表现，可分为铁磁性、顺磁性、抗磁性等。铁磁性物质在磁场中会被强烈吸引，具有较大的磁矩；顺磁性物质在磁场中会被轻微吸引，具有较小的磁矩；抗磁性物质在磁场中会被排斥，具有负的磁矩。物质在磁场中的性质与其内部电子的自旋和轨道运动有关，这些运动产生的磁矩与外加磁场相互作用，导致物质表现出不同的磁性。磁场中物质性质恒定电流产生磁场02奥斯特实验首次揭示了电流能够产生磁场的现象，为电磁学的发展奠定了基础。安培环路定理描述了磁场与电流之间的关系，即磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径所包围面积的电流的总和。该定理为计算恒定电流产生的磁场提供了重要方法。奥斯特实验与安培环路定理长直导线周围的磁场方向遵循右手螺旋定则，即右手握住导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向即为磁场方向。距离长直导线r处的磁场强度B与电流I成正比，与距离r成反比，即B=μ0I/2πr（μ0为真空磁导率）。长直导线周围磁场分布磁场强度磁场方向磁场方向圆形载流导线周围的磁场方向同样遵循右手螺旋定则，即右手握住导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向即为磁场方向。磁场强度在圆形载流导线的轴线上，距离圆心r处的磁场强度B与电流I和导线半径R有关，具体表达式为B=μ0IR/2(R^2+r^2)^(3/2)。圆形载流导线周围磁场分布螺线管内部和外部磁场特点螺线管内部磁场螺线管内部的磁场近似于均匀磁场，其方向与螺线管的轴线平行。当螺线管通以恒定电流时，内部磁场强度B与电流I、螺线管匝数N和长度L有关，具体表达式为B=μ0NI/L。螺线管外部磁场螺线管外部的磁场分布与长直导线相似，即随着距离的增加而逐渐减弱。在螺线管外部靠近轴线处，磁场强度较大；而在远离轴线处，磁场强度迅速减小。磁场对运动电荷作用03$F=qvBsintheta$，其中$q$是电荷量，$v$是电荷速度，$B$是磁感应强度，$theta$是电荷速度与磁场方向的夹角。洛伦兹力公式根据左手定则，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向（或正电荷运动方向），这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向（或运动电荷所受洛伦兹力的方向）。方向判断洛伦兹力公式及方向判断匀速圆周运动当带电粒子以速度$v$垂直于磁感线射入匀强磁场时，洛伦兹力提供向心力，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。螺旋运动当带电粒子以速度$v$与磁感线成一定角度射入匀强磁场时，粒子在匀强磁场中做螺旋运动。带电粒子在均匀磁场中运动规律霍尔效应原理及应用当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。霍尔效应原理利用霍尔效应可以测量磁场、电流、电子浓度等物理量。在半导体上产生的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的霍尔元件，是以半导体为材料而制成的磁电转换器件。霍尔效应应用铁磁物质与磁化现象04铁磁物质主要分为铁、钴、镍及其合金等。铁磁物质的分类具有高的磁导率，能够被强烈磁化并保留磁性。铁磁物质的特点铁磁物质分类及特点VS铁磁物质内部存在许多小区域，每个小区域内的原子磁矩自发平行排列，形成磁畴。自发磁化现象在无外加磁场...
