§43磁介质二—磁荷观点.ppt

§4-3 磁介质（二）——磁荷观点 “磁荷”模型要点 磁荷有正、负，同号相斥，异号相吸 磁荷遵循磁的库仑定律（类似于电库仑定律） 定义磁场强度H为单位点磁荷所受的磁场力 把磁介质分子看作磁偶极子 认为磁化是大量分子磁偶极子规则取向使正、负磁荷聚集两端的过程，磁体间的作用源于其中的磁荷 * * 3.1 磁介质的磁化 磁极化强度矢量J 铁芯的磁化：将一个没有磁化的铁芯插在线圈中，当线圈里通入直流电时，铁芯将显出磁性，在其两端出现了N、S极。 用磁荷观点解释磁化的微观机制 未磁化时 当线圈中通入电流后，它产生一个磁场 ，叫做磁化场 磁化场将对每个磁偶极分子产生一个力矩，使它们的磁偶极矩转向磁场的方向 在磁化场的力矩作用下，各磁偶极分子在一定程度上沿着磁场的方向排列起来 在整个磁棒的两个端面上分别出现N、S极或者说+、-磁荷 磁极化强度矢量J 定义：单位体积内分子磁偶极矩的矢量和。 未磁化时 有磁化场时 是一个沿 方向的矢量 分子磁偶极矩p分子定向排列的程度愈高，它们的矢量和的数值愈大，从而磁极化强度矢量J的数值就愈大 3.2 磁荷分布与磁极化强度矢量J的关系 与电介质中的极化强度矢量P比较，磁极化强度矢量J的通量为 说明 S是任意闭合面 包含在S内磁荷的代数和 为磁介质表面上磁荷的面密度 是磁介质表面的单位外法向矢量 是 之间的夹角 与 举例：均匀磁化介质球上的磁荷的分布 3.3 退磁场与退磁因子 退磁场 附加磁场 的方向和大小各处不同 当 时， 取决于 退磁场越大，介质越不容易磁化，退磁场总是不利于介质磁化的。 退磁场的方向与磁化场的方向相反 退磁因子 b a. c l/d较小 d l/d→0 将右侧几根磁棒磁化到同样大小的 ，从而端面上有同样的磁荷密度 。 介质棒内中点附近的退磁场 细而长的磁棒，端面积小，总磁荷 小，磁荷离中点远，在中点附近的退磁场 较弱 短而粗的磁棒，端面积大，总磁荷 大，磁荷离中点近，在中点附近的退磁场 较强 退磁场 当J给定时， 与棒的几何因素有关 故 ND是一个纯数，其大小由棒的几何因素l/d决定，ND叫做介质的退磁因子 l/d愈大， ND是愈小， l/d愈小， ND是愈大，ND随l/d的增大而减小 退磁因子的定量计算 端面上的磁荷面密度 根据磁的库仑定律和叠加原理可算得它们在中心产生的退磁场，其结果为 又 故 对于无限长磁棒 对于很薄的磁介质片 不同l/d值时退磁因子的数值 0.108709 0.055821 0.020286 0.006749 0.001443 0.000430 0.000007 0.000000 3.0 5.0 10.0 20.0 50.0 100.0 1000.0 ∞ 1.000000 0.750484 0.588154 0.475826 0.394440 0.333333 0.232981 0.173564 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 ND l/d ND l/d 表中数值的计算 ——通过对旋转椭球体计算 l和d相当于椭球体的纵向和横向主轴的长度 理论上证明，只有椭球形的磁介质才能在均匀外磁场中均匀磁化，而有限长的圆柱形磁介质在均匀外磁场中的磁化也是不均匀的。 用椭球体代替圆柱体计算退磁因子，是因为严格说来，只有在均匀磁化的情形下退磁因子才有意义。 3.4 安培环路定理 高斯定理 按磁荷观点，总磁场 H0是电流产生的，应由毕奥-萨伐尔公式决定 H0满足的安培环路定理和高斯定理分别为 传导电流 * * *