磁介质中的磁场.ppt

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1、1第7章磁介质中的磁场在静电场中放入电介质之后，将使电介质发生极化，而极化的电介质产生的极化电荷反过来又会影响原来的场分布，这就是场与物质的相互作用。与此类似，在磁场中放入磁介质时，磁介质将产生磁化现象，磁介质的磁化会产生附加磁场，这又是一种场与物质的相互作用。2§7-8磁介质1、磁介质的磁化磁介质在磁场的作用所发生的变化——磁介质的磁化真空中的磁感应强度为，磁介质磁化而产生的附加磁场为，则此时磁场中任一点的磁感应强度为的方向，随磁介质的不同而不同。在磁介质磁化时，其附加磁场可使原磁场减弱、增强或大大增强。相应的磁介质称

2、为抗磁质、顺磁质或铁磁质。一、磁介质中的磁场32.相对磁导率和磁导率对无限长真空螺线管在充满磁介质之后，其内部的磁感应强度为定义磁介质的磁导率单位:韦伯/（安培·米）充满磁介质的长直螺线管中磁感应强度为43、顺磁质、抗磁质、铁磁质按磁介质在磁化时的磁性分，可将其分成顺磁质、抗磁质和铁磁质三类。顺磁质：铝、铬、氧等一类物质均属顺磁质。抗磁质：铜、铋、锑及惰性气体等一类物质均属抗磁质。铁磁质：铁磁质的相对磁导率很大，且磁性起源与前两种完全不同，铁、镍、钴及其合金均属铁磁质。5答案C1.磁介质有三种，用相对磁导率表征它们各自的

3、特性时，(A)顺磁质>0，抗磁质<0，铁磁质>>1．(B)顺磁质>1，抗磁质=1，铁磁质>>1．(C)顺磁质>1，抗磁质<1，铁磁质>>1．(D)顺磁质<0，抗磁质<1，铁磁质>0．随堂小议6类似电介质的讨论，从物质电结构来说明磁性的起源。（1）分子电流和分子磁矩4、顺磁质和抗磁质的磁性起源在物质的分子中任何一个电子都不停地同时参加两种运动，即电子绕原子核作的轨道运动和电子本身的自旋，这两种运动都等效于一个电流分布，因而能产生磁效应。分子或原子各个电子对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效圆电流表示，统称为分子电流。电子

4、作轨道运动：轨道磁矩电子有自旋：自旋磁矩7分子磁矩在外磁场中受到磁力矩，使它向磁场方向偏转，且按统计规律取向除此之外，分子磁矩在外磁场中还有绕磁场的进动。分子内所有电子的全部磁矩的矢量和，称为分子的固有磁矩——分子磁矩。绕磁场进动附加一磁矩与外场反向。8(2)抗磁质磁化机理——电子轨道在外磁场作用下发生变化无外磁场：分子中所有的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和为零，即固有磁矩等于零，所以不显磁性。加外磁场：分子中电子的轨道运动将受到影响——引起与外磁场的方向相反的附加轨道磁矩——出现与外磁场方向相反的附加磁场——磁感应强度比外

5、磁场的度要略小一点。9顺磁质分子中存在着永久的具有一定磁矩的分子电流。在没有外磁场时，由于分子的热运动，这些分子电流的取向是不规则的，因此它们所产生的磁场平均起来等于零，对外不显示磁性。(3)顺磁质磁化机理——来自分子的固有磁矩存在外磁场时，顺磁质的分子电流受到外场的取向作用，它们的磁矩将转向外磁场的方向，产生沿外磁场方向的附加磁场。这就是顺磁质磁化的原因。105、磁化强度矢量1）磁化强度矢量介质磁化得愈厉害，分子电流排列愈整齐，分子磁矩的矢量和越大。定义：单位体积内分子磁矩的矢量和。对于顺磁质，可以忽略；对于抗磁质，

6、，对于真空，112）磁化强度矢量与分子电流关系设充满均匀磁介质的无限长螺线管通电流，磁介质被均匀地磁化，存在有规则的分子电流，每个分子电流皆与该点处的磁化强度矢量成右手螺旋关系，如图所示。圆柱体内部电流互相抵消；沿圆柱体边缘流动的分子电流未抵消，圆柱体内分子电流的效果，等于沿圆柱表面上分布的电流的效果，电流的磁场与螺线管电流磁场相似。1212磁化面电流也称为束缚面电流或分子电流。磁化面电流线密度在垂直于电流流动方向上单位长度的分子面电流。在l长的介质表面束缚分子面电流为IS设介质的截面积S，则有：13二、磁介质中的磁场磁

7、场强度H应用安培环路定律1.磁介质中的安培环路定律14代入安培环路定律磁介质中的安培环路定理传导电流15沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和。物理意义H的环流仅与传导电流I有关,与磁介质无关。(当I相同时，尽管介质不同，H在同一点上也不相同，然而环流却相同。因此可以用它求场量，就象求那样。)磁场强度H的单位：安培/米(A/m)SI1奥斯特=103/4(A/m)1高斯=10-4特斯拉16实验规律磁化率相对磁导率绝对磁导率顺磁质：>0，μr>1，M与B同向抗磁质：<0，μr<1，M与B反向17

8、几种特殊情况中的磁场强度矢量：18螺线管内介质中的总场强为磁场强度另一单位是奥斯特19电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理2021磁场强度的表达式为无磁介质的螺绕环内的磁感应强度为22两者的比值关系为23I例有两个半径分别为和的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电