大学物理恒定磁场中的磁介质.ppt

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1、第十四章恒定磁场中的磁介质3、铁磁质的主要特性及其应用。1、磁介质磁化及其微观本质。2、磁场强度及磁介质中的安培环路定理。本章的主要内容§14.1磁介质的磁化一、分子电流磁化强度1、磁介质:在磁场的作用下性质发生变化并影响原磁场分布的物质。轨道磁矩自旋磁矩分子电子磁效应总和等效圆电流分子磁矩磁介质宏观上不显磁性。无外磁场时，2、磁介质分类：1）顺磁质—介质被磁化后产生的磁矩方向与外磁场的方向相同，能使磁场略有增强，这类物质称为顺磁质。2）抗磁质—介质被磁化后产生的磁矩方向与外磁场的方向相反，能使磁场略有减弱，这类物质称为抗磁质。磁介质弱磁质

2、强磁质分子的固有磁矩不为零，称为有矩分子。分子的固有磁矩为零，称为无矩分子。顺磁质抗磁质铁磁质3、磁介质的磁化：1）顺磁质的磁化：宏观上不显磁性。无外磁场时：分子的固有磁矩杂乱无章排列。由于热运动有外磁场时：分子磁矩转向外磁场的方向。磁力矩宏观上表现：在磁介质表面出现磁化电流。在磁介质内的磁感应强度增大。外磁场撤消：由于热运动破坏分子磁矩的定向排列，宏观上对外不显磁性。在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，变得具有磁性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生附加磁场，从而改变原来空间磁场的分布。2）抗磁质的磁化：无外磁场时：抗磁质不显磁性。加外磁

3、场时:抗磁质分子在外磁场的作用下，将产生和外磁场方向相反的附加磁场。外磁场撤消：宏观上又不显磁性。宏观上表现：在磁介质表面出现磁化电流。在磁介质内的磁感应强度减小。抗磁质产生磁化电流很小，因此抗磁质也为弱磁质。任何磁介质都有抗磁性。但在顺磁质中，以固有磁矩的转向为主，抗磁性被掩盖了。说明载流子的宏观定向移动，是电荷迁移的结果。磁介质被外磁场磁化的结果，是大量分子电流的叠加，是大量分子电流统计平均的宏观效果。不同点相同点都可以产生磁场，满足毕奥-萨伐尔定律，遵从电流产生磁场规律.电荷的宏观迁移.磁化电流不能传导，电子都被限制在分子范围内运动，

4、束缚在介质内部.磁化电流传导电流磁化电流与传导电流的异同分子电流运行无阻力，即无热效应。电荷的宏观迁移产生焦耳热。4、磁化强度矢量：描述磁介质磁化状态的物理量定义：磁介质中某点附近、单位体积内分子磁矩的矢量和。二、磁化强度与磁化电流的关系：假设：①介质宏观体积内，每个分子电流Im都相同；②每个分子电流平均所围面积为S0；③分子磁距取向相同。磁化强度：取介质中任一以L为边界的曲面S,电流A与S面不相交；电流B与S面相交两次，被S面切割；电流C与S面相交一次，被L穿过；1、磁化强度与磁化电流的关系则通过曲面S的磁化电流：磁介质中通过任一曲面S的

5、磁化电流强度I′等于磁化强度矢量沿S的边界线L的线积分。圆柱中的分子数：穿过dl的分子电流之和：在L上取dl，以dl为轴线作斜柱体，且底面S0为平均分子电流面积,其法线与的夹角θ。3、磁化强度与介质表面磁化电流密度的关系:穿过回路的磁化电流在介质表面取狭长矩形回路abcd，边长为。设介质表面单位长度上的磁化电流为i′，即面磁化电流线密度。当介质外为真空时，介质表面磁化电流密度等于该处磁化强度与介质表面外法线单位矢量的叉乘积。两种介质分界面：三、有磁介质时磁场的基本规律1、磁介质内部的磁感应强度：2、磁场强度磁介质中的安培环路定理在真空中：有

6、磁介质时：定义：磁场强度磁介质中的安培环路定理:磁介质内磁场强度矢量沿任一闭合路径的积分等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和I0。由于磁化电流与传导电流在产生磁场方面性质相同，故有介质时，高斯定理仍成立(普适性)。3、磁介质中的高斯定理：注意：§14.2磁介质的性质方程一、线性磁介质对大多数磁介质，实验证明：磁化强度与磁场强度成正比。—磁介质的磁化率，是一个纯数。—磁介质相对磁导率—磁介质的绝对磁导率（磁导率）适用于各向同性的非铁磁质。即例题1一均匀磁化的磁介质棒，长为1.0m，横截面积为0.010m2，棒内沿轴向的磁感应强度为7.5×1

7、0-2T，其磁矩等于400A.m2。求棒内的磁场强度。解磁化介质棒的磁化强度代入磁场强度定义式解在导体外取圆形回路为安培回路，则例题2磁导率为μ1圆柱形载流导体，电流为I，置于无限大的相对磁导率为的磁介质中，求柱内、外任一点的。由安培环路定理,在导体内取圆形回路为安培回路，则由安培环路定理,在充满均匀磁介质场中磁感应强度为真空中的倍.一、铁磁质的磁化规律铁磁质是磁化性能很强，是性能特异，用途广泛的磁介质。主要有∶铁、钴、镍等金属和它们的某些化合物。如图将铁磁质做成环状，外部绕以线圈，通入电流，铁磁质被磁化，副线圈接冲击电流计，可测环中的磁感

8、应强度。由电磁感应现象可测量B。铁磁质的磁化规律可用实验方法研究。磁场强度为：§14.3铁磁质M→N：H变大，B急剧增大，N→P：H增加，B增加，增加十分缓慢P点：H增加，B到饱