电磁学.第19章.磁场中的磁介质ppt课件.ppt

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1、磁畴图象第十九章磁场中的磁介质1§19.1原子、分子的磁矩§19.2磁介质的磁化§19.3有磁介质时磁场的规律§19.4铁磁质△§19.5简单磁路第十九章磁场中的磁介质2§19.1原子、分子的磁矩一.电子的磁矩轨道运动电流轨道磁矩轨道角动量轨道磁矩与轨道角动量关系：自旋磁矩和自旋角动量关系：-eI3质子轨道磁矩中子无轨道磁矩。质子和中子都有自旋磁矩：g因子：质子~5.5857，中子~3.8261核磁矩=质子磁矩+中子磁矩：为核的角动量，g因子由原子核决定。核磁矩<<电子磁矩二.质子和中子的磁矩三.原子核的磁矩

2、4四.原子、分子的固有磁矩电子轨道磁矩电子自旋磁矩原子核的磁矩“矢量和”构成原子、分子的固有磁矩磁矩（单位A·m2或J/T）H9.2710-24He0O13.910-24Fe20.410-24Yb3+37.110-24量子理论中的矢量和5五.拉莫尔（Larmor）进动和感生磁矩电子在外磁场中会产生进动—拉莫尔进动以电子轨道运动为例分析：电子所受力矩：电子轨道角动量增量：电子旋进，圆频率为：-e6感生磁矩：原子、分子中附加磁矩的总和。感生磁矩<<固有磁矩进动引起的附加磁矩总是反平行于外磁场。感生磁矩是

3、物质对外磁场的响应结果。-e7六.分子磁矩和分子电流分子磁矩分子电流等效安培的“分子电流”假说在历史上对理解物质的磁性起过重要作用，有其合理性一面，但物质的磁性必需采用量子力学才能得到正确解释，我们采用这个模型来理解磁化。8磁介质I0I0§19.2磁介质的磁化r—相对磁导率保持传导电流I0不变，在长直密绕螺线管内充满均匀各向同性磁介质后，管内磁场变为：磁化：在磁场作用下，物质产生磁性或磁性发生变化的现象。9铁磁质可显著影响（增强）磁场分布！磁介质种类r顺磁质r略>1液O21+769.910-5Pt1+

4、2610-5Al1+1.6510-5抗磁质r略<1Cu11.010-5Ag12.610-5H2气13.9810-5铁磁质r>>1纯Fe5103（最大值）硅钢7102（最大值）坡莫合金（NiFe合金）1105（最大值）10一.顺磁质的磁化顺磁质分子具有固有磁矩，感生磁矩可忽略。无外磁场时，热运动使分子的固有磁矩取向随机，宏观上不显磁性。有外磁场时，热运的影响仍很大，力矩只能使固有磁矩尽量沿外场方向排列，宏观上显示较微弱的磁性。11在磁铁磁场作用下，顺磁质内固有磁矩沿磁铁磁场方向有一定程度

5、排列，使顺磁质磁化，结果顺磁质像顺放的“磁铁”。顺磁质会被磁铁吸引吗？会被磁铁吸引。等效分子电流使顺磁质内部的磁场加强。SNSN12二.抗磁质的磁化抗磁质的分子固有磁矩为0，在外场中产生感生磁矩，导致抗磁性。有外磁场时，感生磁矩与外磁场方向相反，宏观上显示较微弱的抗磁性。无外磁场时，，宏观上不显磁性。13抗磁质会被磁铁吸引吗？会被磁铁排斥。等效分子电流使抗磁质内部的磁场减弱。在磁铁磁场作用下，抗磁质内的各分子产生感生磁矩，方向与磁铁磁场方向相反，使抗磁质磁化，结果抗磁质像反放的“磁铁”。SNNS14磁介质中总场

6、外场磁化引起附加场外场源I0（传导电流）磁介质磁化磁场如何描述磁化，它与总场强的关系？三.磁化过程磁化效果：磁介质的界面或体内都可能出现磁化电流分布。介质的磁化过程和极化过程类似：15四.磁化强度量纲：和面电流密度相同单位：Am-1宏观上小：远小于的非均匀尺度V微观上大：远大于分子的平均距离为反映磁介质被磁化的程度，定义磁化强度矢量：单位体积中分子磁矩的矢量和：也反映分子的磁矩排列的有序程度，可认为是磁介质对总磁场的一种响应。16五.磁介质的磁化规律实验表明，对各向同性线性磁介质：注意：上式不适用于铁磁质，

7、因为其和是非线性、非单值关系。m—磁化率m>0顺磁质，m<0抗磁质17六.磁化电流磁化电流源于分子电流的有序排列，是一种等效的宏观电流分布，在激发磁场、受磁场作用方面和传导电流完全等效。与传导电流不同之处是：不产生焦耳热，不伴随电荷的宏观位移。1.普遍关系在磁介质内部任选一闭合路径L，考察和它所套连的磁化电流I内，设分子浓度为n。18S分i分与L所套连的磁化电流为：磁介质L19上面结果也适用于回路L穿过介质界面情形。与空间任一闭合回路L所套连的磁化电流，或穿过以L为周线的任一曲面S（L和S成右手关系）

8、的磁化电流为：2.磁化体电流由数学中的斯托克斯定理得磁化体电流密度：203.磁化面电流对回路abcda有：使直角坐标系z轴沿界面外法向，在yz平面内选小扁回路abcda，其绕向与x轴成右手关系。磁介质abcdxyz21对回路abcda有：在xz平面内选小扁回路abcda，其绕向与y轴成右手关系。磁介质abcdxyz22磁化面电流密度：：介质表面外法线单位向量磁介质23磁化面电流分布图2