EM恒定磁场.ppt

第五章习题 5－4 5－5 5－7 5－17 5－25 媒质磁化 电子“公转”形成轨道磁矩，电子“自转”形成自旋磁矩，均产生大量的磁偶极子。 在通常情况下，大量磁偶极子的排列杂乱无章，宏观的合成磁矩为0，对外不显示磁性。 当外加磁场时，各个磁偶极矩的方向变得一致，宏观的合成磁矩不再为0，对外可显示磁性，出现了磁化现象。 思考：小电流环为什么可看作磁偶极子？ 媒质磁化 磁化现象演示 媒质磁化 电场中介质的极化 Vs 磁场中媒质的磁化 介质极化总使介质中的合成电场减弱。 媒质磁化可使媒质中的合成磁场减弱或增强。 依照磁化性能将媒质分为： 1 抗磁性，使合成磁场减弱，如银、铜、锌等。 2 顺磁性，使合成磁场增强，如铝、镁、钨等。 3 铁磁性及亚铁磁性，其中存在磁畴，产生较强磁性，如铁、钴、镍等。亚铁磁性媒质电导率低，在微波器件中有广泛用途。 媒质磁化 顺磁性介质处在外磁场时，其体内磁场为： 抗磁性介质处在外磁场时，其体内磁场为： 超导体在外磁场中是完全抗磁体，在其内部磁场为： 媒质磁化 为了衡量磁化性能，引入了磁化强度：单位体积内磁矩的矢量和。 磁化后，媒质内的电子没有定向移动，仍然束缚在原子周围，但其运动方向发生了改变，产生的效果就是出现了磁化电流，也称束缚电流。 媒质磁化 极化－极化电荷（束缚电荷） 磁化－磁化电流（束缚电流） 磁化电流密度： 磁化电流面密度： 磁化电流： 媒质磁化 磁化电流 磁化电流演示 媒质中的恒定磁场方程 在磁化的媒质中，必须考虑磁化电流对总磁场的影响，恒定磁场方程应该改为： 再由 得： 媒质中的 总磁场 束缚电流 传导电流 媒质中的恒定磁场方程 定义磁场强度： 得到媒质中的安培环路定律：媒质中的磁场强度沿任意一个闭合回路的环量，等于该回路所包含的传导电流。 对上式通过斯托克斯定理转化为： 此外，磁通连续性原理在媒质中依然成立。 媒质中的恒定磁场方程 总结：媒质中的恒定磁场方程★★★ 积分形式 微分形式 在静电场中，要计算对称分布的电荷在某一区域的电场，可以利用高斯定理。在恒定磁场中， 如果电流或电流分布对称，可以用安培环路定律简捷地求出磁场。 媒质中的恒定磁场方程 量之间的关系： 实验结果表明，磁化强度与磁场强度成正比。 称为媒质的磁化率。 思考：极化率与磁化率在取值上的区别？ 媒质中的恒定磁场方程 磁场中各参数的定量关系： 抗磁性媒质：χm0，μr1但接近于1。 顺磁性媒质：χm0，μr1但接近于1。 铁磁性媒质：μr可达到很大。 相对磁导率 磁导率 媒质中的恒定磁场方程 磁化电流满足关系： 磁化电流的分布规律：类似电荷中极化电荷分布；面分布的磁化电流一般都存在；当无传导电流，且媒质磁导率分布均匀时，体磁化电流为0，否则存在体磁化电流。 媒质中的恒定磁场方程 媒质中的静电场与恒定磁场的对照 对应 量纲 对应 量纲 恒定磁场 静电场 媒质中的结构方程 媒质与场相互作用的相关参数总结 第二章：媒质的极化性能－ ? 第四章：媒质的导电性能－ ? 第五章：媒质的磁化性能－ ? 思考：以上三个参数的取值范围各是多大？ 媒质中的结构方程 媒质的结构方程 恒定磁场的边界条件 μ1 μ2 H2 H1 Δl H2t H1t 取一个宽度很小的矩形闭合回路，长度为△l，在这个闭合回路上对磁场强度进行线积分。 借助安培环路定律，因为H1t和H2t的线积分方向相反，且恒定磁场中一般不存在面电流，得：H1t△l -H2t△l =JS△l 恒定磁场的边界条件 由此可推出： 或 在媒质的分界面上，磁场强度的切向分量连续。 在分界面上取高度很小的圆柱体，研究圆柱体的磁通量，借助磁体连续性原理，因为磁感应强度的方向是一个进入、而另一个穿出圆柱体，所以得到： B1n△S-B2n△S=0△S μ1 μ2 B1 B2 ΔS B2n B1n * 电磁场与电磁波 第五章 恒定磁场 武 汉 科 技 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 本章要点 磁感应强度、磁通量与磁力线 真空中的恒定磁场方程 媒质的磁化 媒质中的恒定磁场方程 恒定磁场的边界条件 －*－*－*－*－ 学习方法 －*－*－*－*－ 与电场的知识点对比，既易于理解，又复习电场 磁场 与电相互作用一样，磁相互作用也是通过场来实现的，这种场就是磁场，它对其中的电流或者磁体具有作用力。 磁场 电场可以由静止电荷或者电流（运动电荷）产生。 磁场一般由磁体、电流（运动电荷）产生; 电场和磁场在作用力上的区别在于：电场对于所有电荷都有作用力，而磁场对电流（运动电荷）才产生作用力。 磁场 恒定磁场：不随时间而变化的磁场。 磁场的描述： 定量：磁感应强度；定性：磁力线。 长直电流的磁场 环形电流的磁场 磁感应强度 研究表明：运动电