chap11-稳恒磁场-06课件.ppt

* 大学物理学电子教案 教学课件 磁介质 11-9 磁场中的磁介质 讨论磁场和磁介质的相互作用： 磁介质的三种类型： 顺磁质、抗磁质、铁磁质 磁介质对磁场的影响 磁场强度、磁化强度及其规律 铁磁质的特性 第十二章 磁场中的磁介质 运动电荷 磁 铁 电 流 电 流 运动电荷 磁 铁 磁 场 一 磁介质、磁化强度 （一）磁介质 1、什么是磁介质 能够磁化的物质称作磁介质。 2、磁介质的磁化 磁介质在磁场的作用所发生的变化——磁介质的磁化 真空中的磁感应强度为B0， 磁介质磁化而产生的附加磁场为B， 磁感应强度为B，则 B 的方向，随磁介质的不同而不同。 3、磁介质的分类 标准——B 与B0方向 顺磁质 B与B0同向，BB0， 如氧、铝、钨、铂、铬等 抗磁质 B 与B0反向，BB0， 如氮、水、铜、银、金、铋等。 超导体——理想的抗磁体。 铁磁质 B 与B0同向，BB0，BB0， 如铁、钴、镍等。 顺磁质和抗磁质又称为弱磁质。 在物质的分子中 电子绕原子核作轨道运动——轨道磁矩； 电子有自旋 ——自旋磁矩。 分子内所有电子的全部磁矩的矢量和，称为分子的固有磁矩——分子磁矩。 分子磁矩可以用一个等效的圆电流来表示。 （二）磁介质的磁化 1、分子电流和分子磁矩 2、顺磁质磁化机理——来自分子的固有磁矩 无外磁场： 分子的无规则热运动 分子磁矩取向混乱 物质并不显磁性 ——未磁化状态 加外磁场： 分子固有磁矩受外磁场的作用 分子磁矩沿外磁场方向排列 产生附加的磁场 3、抗磁质磁化机理——电子轨道在外磁场作用下发生变化 无外磁场： 分子中每个的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和不为零，但分子的固有磁矩等于零，所以不显磁性。 加外磁场： 分子中电子的轨道运动将受到影响 ——引起与外磁场的方向相反的附加的轨道磁矩 ——出现与外磁场方向相反的附加磁场 ——磁感应强度比外磁场的度要略小一点。 ? （三） 磁化强度 1、引入： 用单位体积内的分子磁矩的矢量和来描述磁介质磁化的程度。 2、定义： 磁介质中单位体积内的合磁矩的矢量和，称为磁化强度。 3、单位： 安培/米 (A/m) 4、说明： 磁化强度是描述磁介质的宏观量 与介质特性、温度与统计规律有关 顺磁质M与B0同向，所以B 与B0同方向 抗磁质 反向，所以 反方向 二 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 （一）磁介质中的安培环路定律 1、问题： 长直螺线管 管中充满磁化强度为M 的各向同性的均匀磁介质 线圈中的电流为I 计算螺线管内磁介质中的磁感应强度。 取闭合回路ABCDA 分布电流 传导电流 2、分布电流（磁化电流） r 圆电流①——没有贡献，在闭合路径之外 圆电流②——有贡献 圆电流③——无贡献，流出流入代数和为0 只有分子圆电流中心距直线AB的距离小于r 的分子圆电流才对IS 有贡献。 3、磁介质中的安培环路定律 磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任何闭合回路的线积分，等于通过该回路所包围的传导电流的代数和。 磁场强度 4、说明 磁场强度是一个辅助物理量。 单位：A· m-1 的环流只与穿过闭合回路的传导电流有关，而与磁化电流无关。 电介质中的高斯定理 磁介质中的安培环路定理 （二）磁场强度与磁感应强度的关系 1、定义式 2、磁场强度与磁感应强度的关系 实验规律 磁化率 相对 磁导率 绝对磁导率 顺磁质：кm0，μr1，M与B同向 抗磁质：кm0，μr1，M与B反向 3、引进磁场强度的物理意义 在磁介质中，磁场强度的环流为 在磁介质中，磁感应强度的环流为 毕一萨定律 （三）安培环路定律的应用 计算有磁介质存在时的磁感应强度B 求出磁场强度H后 由B=μH求磁感应强度B 。 例1、长直螺旋管内充满均匀磁介质(μr)，设励磁电流I0，单位长度上的匝数为n。求管内的磁感应强度。 解：因管外磁场为零，取如图所示安培回路 例2、长直单芯电缆的芯是一根半径为R 的金属导体，它与外壁之间充满均匀磁介质，电流从芯流过再沿外壁流回。求介质中磁场分布。 方向沿圆的切线方向 解：取如图所示安培回路 三 铁磁质 铁磁质的特性： 1．在外磁场作用下能产生很强的磁感应强度； 2．当外磁场停止作用时，仍能保持其磁化状态； 3．B与H之间不是简单的线性关系； 4．铁磁质都有一临界温度。 在此温度之上，铁磁性完全消失而成为顺磁质——居里温度或居里点。 铁——10430C 镍——6300C 钴——13900C 铁磁质的起因可以用“磁畴”理论来解释。 （一）磁畴 概念： 铁磁质内的电子之间