大学物理 稳恒磁场6new

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1、9.5有磁介质存在时的磁场9.5.1磁介质的磁化(Magnetization)一、磁介质在考虑物质受磁场的影响或它们对磁场的影响时，它们被统称为磁介质。二、磁介质对磁场的影响总磁场？传导电流产生类比电rrr介质中B=B+B¢的电场0与介质有关的电流产生B在介质均匀充满m=r介质的相对磁导率磁场的情况下B0rrrBm=B=B+B¢r0B0三、磁介质的分类rr1.顺磁质B'与B0同向B>B0mr>1如:锰、铬、铂、氮、氧rr2.抗磁质B'与B0反向B>B0mr>>1且不为常数如：纯铁、硅钢四、分子

2、电流(MolecularCurrent)Ø原子的磁矩：轨道磁矩，电子的自旋磁矩，原子核的自旋磁矩。Ø分子的磁矩：分子内所有原子的磁矩的矢量和。Ø每个分子等效一个圆电流rrmenØ磁偶极矩(磁矩)(MagneticMoment)rrm=ISenrØ顺磁质：无外磁场时，有固有磁矩m¹0，但由r于分子热运动，Σm=0。rØ抗磁质：无外磁场时，无固有磁矩m=0，因此rΣm=0。几种原子的磁矩原子磁矩(A·m2)-24H9.27×10He0-24Li9.27×10-24O13.9×10Ne0-24Na9.27×10-24Fe20.4×10五、磁化电流(Magnetiz

3、ationCurrent)Ø有外场时，顺磁质磁矩转向外场方向，产生一个与外磁场方向相同的较小附加磁场。抗磁质产生一个与外磁场方向相反的很小的附加磁矩(感生磁矩)，产生一个与外磁场方向相反的较小附加磁场。rB0Ø介质表面或体内会出现宏观范围内的电流，称为磁化电流或束缚电流(BoundCurrent)。六、磁化强度(Magnetization)表示磁介质磁化程度的物理量1.定义：单位体积内分子磁矩的矢量和。rråmiM=DV2.单位：A/m（SI）3.方向：在顺磁质中与外磁场方向相同，在抗磁质中与外磁场方向相反。rm-1rr4.一定条件下：M=Bmm0r七、磁化

4、强度与磁化电流的关系以长直螺线管内的各向同性磁介质磁化为例r可以证明BI'rr0rj'=Mr´erj'M磁化电流密度nÄ对磁介质中任意闭合路径，与re其相铰链的总束缚电流为：nrrI'=òdI'=òM×dlLL类比电介质rr'rr's=P×enqint=-òP×dSS9.5.2磁介质中的安培环路定理，磁场强度I根据安培环路定理：0rrB×dl=m(I+I¢)ò0å0内内LrrrI¢=I¢=dI¢=M×dldl内òòrLLdI'rrrLMB(-M)×dl=åIò0内Lm0rrBr令H=-M磁场强度m0rr有介质时的环路定理：òH×dl=åI0内LrrBrrr讨

5、论H=-MòH×dl=åI0内mL0rr1.无磁介质时，M=0，H环路定理还原为安培环路定理。rrr2.B、M、H三者的关系rrrrBrrBB普遍H=-MH==mmmm00r特殊(各rmr-1rrrrM=BB=mmH=mH0r向同性)mm0r磁介质的磁导率：m=m0mrr3.H单位：A/mr4.在有磁介质时，一般是根据自由电流的分布先求rrrH的分布，而后再利用B与H的关系求B的分布。例9.1一无限长直螺线管，单位长度上的匝数为n，螺线管内充满相对磁导率为mr的均匀磁介质。今在导线圈内通以电流I，求管内磁感应强度。解：由于直螺线管rr无限长，所以管外BHrr

6、B=0abmrP管内B均匀。过管内P点作闭合路径abcddcrrrrrrrrrròLH×dl=òabH×dl+òbcH×dl+òcdH×dl+òdaH×dl=HabåI0内=nIabHab=nIabH=nIB=m0mrH=m0mrnI=mnIr可见，螺线管内充满磁介质时，其中B值为真空时的mr倍。对顺磁质和抗磁质mr»1，B»B0。对铁磁质mr>>1，B>>B0。例9.2一根长直单芯电缆的芯是一根半径为R的金属导体，它和导电外壁之间充满相对介电常数为mr的均匀介质。今有电流I均匀地流过芯的横截面并沿外壁流回。求磁介质中磁感应强度的分布和紧贴导体芯的磁介质表面

7、上的束缚电流。rrI解：òH×dl=2prH=IImrRH=2prrmmImII'H0rIrB==L2pr2prrBmmIB=0r磁介质内表面上：2pRm-1m-1j¢=rB=rII¢=j¢2pR=(m-1)Imm2pRr0r9.5.3铁磁质一、特点rØ束缚电流磁场B¢很大，µr达102，103，甚至105；صr不是常量，µr(H)和B(H)为非线性函数。二、磁化曲线螺绕环内充满铁磁质，通电流I，由H=nI可确定H，但B=µ0µrH却很复杂，因此以H为自变量研究磁化过程。B,µrB(H)mr(H)OH三、磁滞回线Ø磁化过程形成的B(H)函BBs数闭合曲线叫

8、磁滞回线(磁Br滞指B的变化落后于H的–Hs变化)。