[理学]大学物理 12.ppt

* * 第十一章 磁场中的磁介质 引言 （1）讨论磁介质中磁场的特性和规律，并从物质结构的观点给予解释。 （2）研究磁介质时，对照电介质是有益的 外电场 电介质极化 电介质中的电场 外磁场 磁介质磁化 磁介质中的磁场 一 磁介质 1 磁介质的分类 （1）顺磁质 各向同性的均匀磁介质 磁介质的相对磁导率 磁介质的磁导率 2 磁介质的“分子电流”理论 （2）抗磁质 （1）分子中电子绕核运动和电子本身自旋 电子具有磁矩 （2）一个分子内所有电子的全部磁矩的矢量和 分子磁矩 (用等效的圆电流 I 表示——分子电流） （3）铁磁质 且 不为常量， 3 顺磁质和抗磁质的磁化 （1）无外磁场作用时 顺磁质：分子（固有）磁 矩不为零，但各个分子磁矩的矢量和为零，对外不显磁性（图示） 抗磁质：分子磁矩为零（即分子的各个电子磁矩矢量和为零）对外也不显磁性。 （2）外磁场作用：磁介质将受到两种作用 一是：分子磁矩受外 磁场作用而转向外磁场方向，产生附加磁场，与外磁场方向相同（如图） 由此知： 顺磁质：第二种作用较第一种作用小得多，第二种作用可忽略不计，因此附加磁场 与外磁场 同方向， 则 二是：分子中每个电 子的轨道运动受到影响， 对每个分子产生一个附加 磁矩，其方向必与外磁场方向相反。 （4）抗磁性的说明—外磁场对电子运动的影响 设电子以半径 ，角速度 绕核运动，在外磁场 的作用下可以证明： 抗磁质：在外磁场 作用下，分子磁矩的转向 效应不存在，因此只考虑 第二种作用，因为附加磁矩方向与外磁场方向相反，结果会产生一个与外磁场 方向相反的附加磁场 ，则 在洛仑兹力作用下，其附加磁矩 与 的方向相反 反映磁介质的磁化程度：单位体积内分子磁矩的矢量和 5. 磁化强度 ：该体积内分子磁矩的矢量和。 二 . 磁介质中的安培环路定理 1、问题的引出：一无限长 直螺线管通以电流 ，管内充满磁介质，磁化强度为 ，取图示闭合回路 ，由安培环路定理得 2. 磁介质中的安培环路定理 式中 是由分子圆电流所组成的分布电 （磁化电流） 仿前，尽量避免在定理中出现 。 闭合回路中分子圆电流对 的贡献是：圆电流中心距 的距离小于半径 的分子电流 讨论闭合回路所包围的磁化电流 设每个分子圆电流半径 ，电流 即在以 为轴线的圆柱形 体积 中的分子 圆电流数 对回路有贡献 （ — 单位体积中分子圆电流数） 由磁化强度定义得 则 将 写成 代入原定理式 因为对同一闭合回路的积分，所以 定理表明：磁场强度沿任何闭合回路的积分等于该回路所包围的传导电流的代数和 因 所以 3. 各向同性的均匀磁介质中 与 的关系 讨论： （2） 的计算 （1） 的引入 解：（1）分析磁场，柱对称性 取图示回路（以 　为半径的圆形回路） 例题. 两个半径分别为 和 的无限长同轴圆桶形导体， 在他们中间充满 的磁介质， 两圆桶通以等值反向的电流 ，求：（1）磁介质中任一点的 ，（2）圆桶外面任一点的磁场。 由定理得 则 取图示回路（以 为半径的圆形回路） 由定理得 讨论：仿此可得 （2）长直螺线管内充满磁介质 （1）无限长载流导体外充满磁介质时 三 铁磁质 1 铁磁质的磁化和特性 （1）磁化曲线 （初始磁化曲线） 　　铁磁质的磁导率很大，且随外磁场而改变 图示实验曲线 　曲线 随着 逐渐增加 随 急剧增加