§9.7磁场中的介质剖析.ppt

重庆邮电大学理学院 * 重庆邮电大学理学院 * 一、 磁介质及其分类（知道） 1、 磁介质—— 任何实物都是磁介质 电介质放入外场 磁介质放入外场 —— 相对磁导率 反映磁介质对原场的影响程度 §9.7 磁场中的介质 2、磁介质的分类 顺磁质 抗磁质 减弱原场 增强原场 如 锌、铜、水银、铅等 如 锰、铬、铂、氧等 弱磁性物质 顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。 * 重庆邮电大学理学院 * 铁磁质 通常不是常数 具有显著的增强原磁场的性质 ——强磁性物质 二、磁化机理 原子中电子的轨道磁矩 1、 安培分子环流的概念和方法 电子的自旋磁矩 电子自旋磁矩与轨道磁矩有相同的数量级 分子磁矩 —— 所有电子磁矩的总和 抗磁质 无外场作用时，对外不显磁性 顺磁质 无外场作用时，由于热运动，对外也不显磁性 * 重庆邮电大学理学院 * 2、磁介质的磁化 电子轨道半径不变 当外场方向与原子内电子轨道磁矩反方向时 当外场方向与原子内电子轨道磁矩方向相同时 产生一个与外场反向的附加磁场 * 重庆邮电大学理学院 * 在外场作用下，每个分子中的所有电子都产生与外场反向的感应磁矩 抗磁质磁化 抗磁质 顺磁质 顺磁质磁化 在外场作用下 分子环流磁矩将转向外场方向 宏观上产生与外磁场同向的附加磁场 抗磁质内 顺磁质内磁场 抗磁效应 注：在抗磁质和顺磁质中都会存在抗磁效应，只是抗磁效应与顺磁效应相比较要小得多，因此在顺磁质中，抗磁效应被顺磁效应所掩盖。 顺磁效应 * 重庆邮电大学理学院 * 三、 有磁介质的磁高斯定理 磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线 (含磁介质的磁高斯定理) 对于任意闭合曲面S 四、 磁化强度 分子磁矩的矢量和 体积元 单位（安/米） （1）定义：磁介质中单位体积内分子的总磁矩. * 重庆邮电大学理学院 * 设单位体积内的分子环流数为n，则单位体积内分子磁矩总和为 设想在磁介质中划出任意宏观面S来考察：令其周界线为L，则介质中的分子环流分为三类 把每一个宏观体积内的分子看成是完全一样的电流环即用平均分子磁矩代替每一个分子的真实磁矩 （2）、磁化强度M与束缚电流 的关系： 不与S相交——A 整个为S所切割，即分子电流与S相交两次——B 被L穿过的分子电流，即与S相交一次——C A与B对S面 总电流无贡献， 只有C有贡献 * 重庆邮电大学理学院 * 在L上取一线元,以dl为轴线，a为底，作一圆柱体体积为 ，凡是中心处在?V内的分子环流都为dl所穿过 ， ?V内共有分子数 N个分子总贡献 通过以L为界S面内全部分子电流的代数和 积分形式 沿闭合回路L积分得普遍关系 * 重庆邮电大学理学院 * 安培环路定理： 令 磁场强度 介质中的安培环路定理:磁场强度沿任意闭合回路的环流等于穿过回路的传导电流的代数和. 传导电流 磁化电流 二、磁介质中的安培环路定理 * 重庆邮电大学理学院 * 对各向同性非铁磁磁介质： 磁化率 由 介质相对磁导率 介质磁导率 （1）对称性分析，选安培环路 （3）由 求 求 介质中磁场的方法： （2）由 求 * 重庆邮电大学理学院 * 例1：一根长直同轴电缆，内、外导体之间充满磁介质，磁介质的相对磁导率为μr（μr ＜1），导体的磁化可以忽略不计．沿轴向有恒定电流I 通过电缆，内、外导体上电流的方向相反．求：空间各区域内的磁感强度和磁化强度 解：取与电缆轴同心的圆为积分路径，根据磁介质中的安培环路定理，有 I ?r ?r R2 R1 R3 * 重庆邮电大学理学院 * ①对r ＜R1 得 忽略导体的磁化，有 ②对R2 ＞r ＞R1 填充的磁介质相对磁导率为μr ，有 得 ③对R3 ＞r ＞R2 得 * 重庆邮电大学理学院 * 同样忽略导体的磁化，有 ④对r ＞R3 得 * 重庆邮电大学理学院 * 例题2：长直螺旋管内充满均匀磁介质 设励磁电流 ， 单位长度上的匝数为 n 。 求：管内的磁感应强度和磁介质表面的面束缚电流密度。 解：因管外磁场为零，取如图所示安培回路 激发磁场的传导电流 * 重庆邮电大学理学院 * 顺磁质 抗磁质 束缚电流与传导电流反向 各向同性均匀磁介质 作业：P90： 9.19; 9.20 重庆邮电大学理学院