第15章 恒定磁场中的磁介质.doc

思考题 15-1 两种磁介质的磁化与两种电介质的极化有何类似和不同之处？ 电介质 磁介质 在电场中能与电场发生作用的物质 在磁场中能与磁场发生作用的物质 产生极化电场 激发附加磁场 有无极分子位移极化和有极分子取向极化 有顺磁质、抗磁质和铁磁质 引入电极化强度和极化电荷 引入磁化强度和磁化电流 引入的电位移矢量与电介质无关 引入的磁场强度矢量与磁介质无关 有相对介电常数 有相对磁导率 电介质的存在减弱了原电场 磁介质的存在改变了原磁场 15-2. 地球是一个巨大的磁偶极子， （a）北半球的磁极是磁北极还是磁南极？ 　　（b）在北半球上地球磁场的磁场线是向着地面还是从地面出来？ 答：（a）磁南极 （b）向着地面 15-3．磁化电流与传导电流有何不同之处，又有何相同之处？ 答：磁化电流激发附加磁场，产生与传导电流产生外磁场；磁化电流对磁场强度无贡献，传导电流决定磁场强度；磁化电流与传导电流都能影响磁场分布. 15-4. 试说明 B 与 H 的联系和区别. 答：都描述磁场性质，H不仅和磁场有关也和磁介质的磁化强度有关. 15-5. 在恒定磁场中，若闭合曲线所包围的面积没有任何电流穿过，则该曲线上各点的磁感应强度必为零.在恒定磁场中，若闭合曲线上各点的磁场强度皆为零，则穿过该曲线所包围面积上的传导电流代数和必为零.这两种说法对不对？ 答：第一个论述不对，第二个论述对. 15-6. 为什么装指南针的盒子不是用铁，而是用胶木等材料做成的？ 答：铁盒子产生磁屏蔽使得指南针无法使用. 15-7. 为什么一块磁铁能吸引一块原来并未磁化的铁块？ 答：在磁铁的磁场中未磁化的铁块发生磁化，所以可以吸引. 15-8. 有两根铁棒，不论把它们的哪两端相互靠近，发现它们总是相互吸引的。你能否得出结论，这两根铁棒中有一根一定是未被磁化的？ 答：不一定，有可能带有异种电荷. 15-9. 顺磁质和铁磁质的磁导率明显地依赖于温度，而抗磁质的磁导率则几乎与温度无关，为什么？ 答：分子磁矩和磁畴在磁化过程中受到分子热运动的影响，所以磁导率依赖温度.抗磁质在磁场中的附加磁矩几乎不受温度的影响，所以其磁导率几乎与温度无关. 15-10. 在工厂里搬运烧到赤红的钢锭，为什么不能用电磁铁的起重机？ 答：电磁铁高温退磁. 15-11. 试根据铁磁质的磁滞回线，说明铁磁质有些什么特性. 答：具有剩磁现象、磁滞现象. 15-12. 你怎样才能使罗盘磁针的磁性反转过来？ 答：加很强的反向磁场. 15-13.试解释为什么磁铁能吸引铁钉之类的铁制物体？ 答：铁钉是铁磁质，在磁场中磁化. 15-14. 在强磁铁附近的光滑桌面上的一枚铁钉，由静止释放，铁钉被磁铁吸引，试问当铁钉撞击磁铁时，其动能从何儿来？ 答：磁场能，满足能量守恒定律. 习题解答 15-1 顺磁质的分子磁矩和波尔磁矩是同一数量级.设顺磁质温度为T=300K，磁感应强度B=1T，试问是的多少倍？（，，，）. 解： 15-2 一螺绕环的平均半径为R=0.08m, 其上绕有N=240匝线圈, 电流强度为I=0.30A时充满管内的铁磁质的相对磁导率μr=5000, 问管内的磁场强度和磁感强度各为多少? 分析 螺绕环磁场几乎都集中在环内， 磁场线是一系列圆心在对称轴上的圆．如果圆环的截面积很小，可认为环内各点的磁场强度大小相等，等于以平均半径R为半径的圆上的磁场强度． 解 　 15-3 环形螺线管共包含500匝线圈, 平均周长为50cm, 当线圈中的电流强度为2.0A时, 用冲击电流计测得介质内的磁感强度为2.0T , 求这时(1)待测材料的相对磁导率，(2)磁化面电流线密度． 分析 磁场强度和磁感强度B的关系为，从而可求出． 解 (1) 　 (2)由于磁化面电流产生的附加磁感强度为=B-B0，得 则 15-4 一无限长的圆柱形铜导线外包一层相对磁导率为的圆筒形磁介质，导线半径为，磁介质的外半径为，导线内有电流通过.并设导线的磁导率为. （1）求介质内、外的磁场强度和磁感应强度的分布，并画出，曲线. （2）求介质内、外表面的磁化面电流密度. 解： （1）时， 时， 时， （2）介质内表面 介质外表面 15-5 将一直径为10cm的薄铁圆盘放在B0=0.4×10-4 T的均匀磁场中, 使磁感线垂直于盘面, 已知盘中心的磁感强度为Bc=0.1T, 假设盘被均匀磁化，磁化面电流可视为沿圆盘边缘流动的一圆电流．求(1)磁化面电流大小；(2)盘的轴线上距盘心0.4m处的磁感强度． 习题15-5用图 分析 铁盘在外磁场B0中要被磁化, 产生附加磁场．附加磁场与外磁场B0同向，所以盘中心的磁感强度Bc=B0+Bcˊ．如果将磁化面电流Is视为沿圆盘边