《磁介质的磁化规律》PPT课件

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1、§6-3磁介质的磁化规律无磁介质时有磁介质时一、磁化率和磁导率定义为磁场强度磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的代数和，而与磁化电流无关。有磁介质时的安培环路定理实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。式中只与磁介质的性质有关，称为磁介质的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的，它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空间位置的函数。相对磁导率值得注意：为研究介质中的磁场提供方便而不是反映磁场性质的基本物理量，才是

2、反映磁场性质的基本物理量。例1在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为，单位长度内匝数，环的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率为。求环内的磁场强度和磁感应强度。解：在环内任取一点，过该点作一和环同心、半径为的圆形回路。式中为螺绕环上线圈的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁感应强度的大小相等，方向都沿切线。解：当环内是真空时当环内充满均匀介质时例2如图所示，一半径为R1的无限长圆柱体（导体≈1）中均匀地通有电流I，在它外面有半径为R2的无限长同

3、轴圆柱面，两者之间充满着磁导率为的均匀磁介质，在圆柱面上通有相反方向的电流I。试求（1）圆柱体外圆柱面内一点的磁场；（2）圆柱体内一点磁场；（3）圆柱面外一点的磁场。解（1）当两个无限长的同轴圆柱体和圆柱面中有电流通过时，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴对称分布，因而不会改变场的这种对称分布。设圆柱体外圆柱面内一点到轴的垂直距离是r1，以r1为半径作一圆，取此圆为积分回路，根据安培环路定理有IIIR1R2r2r1r3（2）设在圆柱体内一点到轴的垂直距离是r2，则以r2为半径作一圆

4、，根据安培环路定理有式中是该环路所包围的电流部分，由此得（3）在圆柱面外取一点，它到轴的垂直距离是r3，以r3为半径作一圆，根据安培环路定理,考虑到环路中所包围的电流的代数和为零，所以得即或二.抗磁性和迈斯纳效应电子的进动：在外磁场的作用下，分子或原子中和每个电子相联系的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的电子以一定的角动量作高速转动，这时，每个电子除了保持环绕原子核的运动和电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁场方向为轴线的转动，称为电子的进动。进动进动进动附加磁矩：因进动而产生的等

5、效磁矩称为附加磁矩，用符号表示。可以证明：不论电子原来的磁矩与磁场方向之间的夹角是何值，在外磁场中，电子角动量进动的转向总是和磁力矩的方向构成右手螺旋关系。这种等效圆电流的磁矩的方向永远与的方向相反。抗磁质的磁化：抗磁材料在外磁场的作用下，磁体内任意体积元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和有一定的量值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。它是一切磁介质所共有的性质。顺磁质的磁化：在顺磁体内任意取一体积元，其中各分子磁矩的矢量和将有一定的量值，因而在宏观上呈现出一个

6、与外磁场同向的附加磁场，这就是顺磁性的起源。它是一切磁介质所共有的性质。迈斯纳效应：完全抗磁性处于迈斯纳态的超导体会表现出完美抗磁性，或超抗磁性，意思是超导体深处（离表面好几个穿透深度的地方）的总磁场非常接近零。亦即是它们的磁化率=−1。抗磁性体的定义为能产生自发磁化的物料，且磁化方向与外加场直接相反。然而，超导体中抗磁性的基本来源与一般材料的非常不同。在一般材料中，抗磁性是原子核旁电子的轨道自旋，与外加磁场间电磁感应的直接结果。在超导体中，完全抗磁性的原因是表面的超导电流所引起的，电流的流动方

7、向与外加场相反（迈斯纳效应）；抗磁性并非只由轨道自旋所引起。一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小磁性很强的永久磁铁，然后把温度降低，使锡出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，飘然升起，与锡盘保持一定距离后，便悬空不动了。这是由于超导体的完全抗磁性，使小磁铁的磁力线无法穿透超导体，磁场发生畸变，便产生了一个向上的浮力。进一步的研究表明：处于超导态的物体，外加磁场之所以无法穿透它的内部，是因为在超导体的表面感生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，恰巧抵消了超导体内部的

8、磁场。这一发现非常有意义，在此之后，人们用迈斯纳效应来判别物质是否具有超导性。例3试求磁距为pm=1.4×10-26A·m2，自旋角动量为Lp=0.53×10-34kg·m2/s的质子,在磁感应强度B为0.50T的均匀磁场中进动角速度.BLPdLPd解质子带正电,它的自旋磁距与自旋角动量的方向相同,如图所示.质子在磁场中受到的磁力矩为式中是质子自旋轴和磁场的夹角。在磁力矩的作用下，质子以磁场为轴线作进动，在dt时间内转角度d，角动量的增量为又因角动量的时间变化率等于力矩，即所以可以看出，