物理下第十五章练习册答案

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1、第15章磁介质的磁化一、选择题1(C)，2(B)，3(B)，4(C)，5(D)二、填空题(1).－8.88×10-6，抗.(2).铁磁质，顺磁质，抗磁质.(3).7.96×105A/m，2.42×102A/m.(4).各磁畴的磁化方向的指向各不相同，杂乱无章.全部磁畴的磁化方向的指向都转向外磁场方向.(5).磁导率大，矫顽力小，磁滞损耗低．变压器，交流电机的铁芯等．三计算题1.一根同轴线由半径为R1的长导线和套在它外面的内半径为R2、外半径为R3的同轴导体圆筒组成．中间充满磁导率为m的各向同性均匀非铁磁绝缘材料，如图．

2、传导电流I沿导线向上流去，由圆筒向下流回，在它们的截面上电流都是均匀分布的．求同轴线内外的磁感强度大小B的分布．解：由安培环路定理：0R3区域：H=0，B=02.螺绕环中心周长l=10cm，环上均匀密绕线圈N=200匝，线圈中通有电流I=0.1A．管内充满相对磁导率mr=4200的磁介质．求管内磁场强度和磁感强度的大小．解：200A/m1.06T3.一铁环的中心线周长为0.3m，横截面积为1.0×10-4m2，在环上密绕300匝表面绝缘的导线，当导线通

3、有电流3.2×10-2A时，通过环的横截面的磁通量为2.0×10-6Wb．求：3(1)铁环内部的磁感强度；(2)铁环内部的磁场强度；(3)铁的磁化率；(4)铁环的磁化强度．解：(1)T(2)n=1000m-1，H=nI0＝32A/m(3)相对磁导率∴磁化率cm=mr1=496(4)磁化强度M=cmH＝1.59×104A/m四研讨题1.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？参考解答：顺磁质的磁性主要来源于分子的固有磁矩沿外磁场方向的取向排列。当温度升高时，由于热运动的缘故，这些

4、固有磁矩更易趋向混乱，而不易沿外磁场方向排列，使得顺磁质的磁性因磁导率明显地依赖于温度。铁磁质的磁性主要来源于磁畴的磁矩方向沿外磁场方向的取向排列。当温度升高时，各磁畴的磁矩方向易趋向混乱而使铁磁质的磁性减小，因而铁磁质的磁导率会明显地依赖于温度。当铁磁质的温度超过居里点时，其磁性还会完全消失。至于抗磁质，它的磁性来源于抗磁质分子在外磁场中所产生的与外磁场方向相反的感生磁矩，不存在磁矩的方向排列问题，因而抗磁质的磁性和分子的热运动情况无关，这就是抗磁质的磁导率几乎与温度无关的原因。2.在实际问题中用安培环路定理计算由铁

5、磁质组成的闭合环路，在得出H后，如何进一步求出对应的B值呢？参考解答:由于铁磁质的mr不是一个常数，因此不能用B=mrm0H来进行计算，而是应当查阅手册中该铁磁材料的B－H曲线图，找出对应于计算值H的磁感强度B值．3.磁冷却。将顺磁样品（如硝酸镁）在低温下磁化，其固有磁矩沿磁场排列时要放出能量以热量的形式向周围环境排出。然后在绝热的情况下撤去外磁场，这样样品温度就要降低，实验中可降低到10-6K。试解释为什么样品绝热退磁时会降温。参考解答：磁冷却的原理和过程可以分几步说明如下：(1)把顺磁样品放入低温环境中（如温度1K

6、的He气，He气又和周围的液He维持1K下的热平衡）。(2)加外磁场（磁感强度约1T3），使顺磁样品等温磁化，顺磁质的固有磁矩在外磁场的作用下会排列起来。在此过程中，外界对磁场做功，顺磁质的内能增加；同时样品放出热量，被周围的He气吸收，整个系统仍维持1K的温度不变。(3)迅速抽出样品周围的He气，使样品处于绝热隔离状态。(4)去掉外磁场，顺磁质的磁场又趋于混乱。此过程中，样品对外做功，内能减少，样品温度下降。一般情况下，样品的温度可以将到10-6K。3