大学物理上 阴其俊磁介质.ppt

* * 第十一章 磁介质 (magnetic medium) 超导磁极体 11.1 磁介质的磁化 磁化强度矢量 11.2 有磁介质时的 高斯定理和安培环路定理 11.3 铁磁质 11.1 磁介质的磁化 磁化强度矢量 1、磁介质—凡处在磁场中与磁场发生相互作用的物质。 相对磁导率( permeability) 顺磁质 抗磁质 铁磁质 2、 磁介质的分类： 如氧、铝、钨、铂、铬等。 如氮、水、铜、银、金、铋等。 如铁、钴、镍等 超导体是理想的抗磁体 一、简述 原子中电子参与的两种运动： 自旋——自旋磁矩 绕核的轨道运动——轨道磁矩 3、磁介质的磁化 （ magnetization） 分子电流 ——分子固有磁矩 无磁场 有磁场 附加磁矩与原磁场方向相反 与原磁场方向相同 1）顺磁质 2）抗磁质 3）铁磁质 超导体中会出现完全的抗磁性， 即B=0 （迈斯纳效应） 二、磁化强度 (magnetization): ——描述磁介质的宏观量。它与介质特性、温度与统计规律有关。 单位：安培/米 (A/m) 磁化的宏观效果： 在介质表面或内部出现宏观电流，产生附加磁场。 2、磁化面电流 Is——在均匀外磁场中，各向同性均匀的磁介质被磁化，沿着柱面流动未被抵消的分子电流。 （也称为束缚面电流） 1、磁化强度矢量 磁化面电流密度 jS ——在垂直于电流流动方向上单位长度的分子面电流。 若在 l 长介质表面束缚分子面电流为 IS， 则其线密度为 设介质的截面积 S，则有： 普遍情况下可以证明 电介质有 束缚电流线密度的大小等于磁化强度的切向分量。 3、磁化强度的环流 以充满介质的螺旋管为例，选如图回路，求环流 磁化强度 束缚面电流 磁化强度沿任一回路的环流，等于穿过此回路的束缚电流的代数和。IS与L环绕方向成右旋者为正，反之为负。 与电介质中对比的公式 11.2 有介质时的高斯定理和安培环路定理 1、有磁介质时的高斯定理 磁力线无头无尾。穿过任何一个闭合曲面的磁通量为零。 S 2、有磁介质时的安培环路定理 传导电流 束缚电流 有磁介质的总场 定义磁场强度 则有： 磁介质中的安培环路定理 物理意义——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。 3、磁场强度 ?实验证明： Xm—磁化率 单位：安培/米(A/m) ?电磁学中的辅助量 顺磁质、抗磁质的磁化率 顺磁质、抗磁质的磁化率 材 料 温度/K c m/10-5 明 矾（含铁） 4 4830 顺 明 矾（含铁） 90 213 明 矾（含铁） 293 66 磁 氧（液态） 293 152 氧气 293 0.19 质 钠 293 0.72 铀 293 40 铝 293 2.2 抗 铋 293 -16.6 磁 水 银 293 -2.9 质 银 293 -2.6 铅 293 -1.8 铜 293 -1.0 ? 之间的关系 称为相对磁导率 磁导率 均为纯数或张量，描述磁介质特性的物理量。 方向沿圆的切线方向 解： 例11-1、一无限长圆柱形直导线，外面包一层相对磁导率为 圆筒形磁介质，导线的