磁介质介质中安培环路定理铁磁质.ppt

* * * * P.*/ 磁介质 P.*/76 质点动力学 本章教学内容 11-1 磁介质及其磁化 11-2 磁介质中的高斯定理和安培环路定理 11-3 铁磁质 了解磁介质的磁化现象及其微观解释. 了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系, 了解磁介质中的安培环路定理 . 了解铁磁质的特性. 本章教学基本要求 一 磁介质及分类 介质磁化后的附加磁感强度 真空中的磁感强度 磁介质中的总磁感强度 §11-1 磁介质 磁化强度 1. 磁介质—— 任何实物都是磁介质 反映磁介质被磁化后对原磁场的影响程度 —— 相对磁导率 2. 磁介质的分类 顺磁质 抗磁质 减弱原场 增强原场 如金、银、铜、锌、水银、铅、氢、硫等 如 锰、铬、铂、氧、氮等 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。 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 如 铁、钴、镍等 磁介质的分类 铝 分子电流和分子固有磁矩 二 磁化机理 分子固有磁矩： 轨道运动 轨道磁矩 自旋运动 自旋磁矩 原子核 电子 核磁矩 分子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量总和 反向时 抗磁质的分子固有磁矩为零 抗磁质内磁场 抗磁质的磁化 同向时 分子的附加磁矩 与外磁场方向相反 无外磁场 顺 磁 质 的 磁 化 有外磁场 顺磁质分子固有磁矩不为零 顺磁质内磁场 三 磁化强度 磁化电流* 分子磁矩的矢量和 体积元 单位（安/米） 意义 磁介质中单位体积内分子的合磁矩. 顺磁质内磁场 抗磁质内磁场 对真空 =0,如果介质内各点 相同,称均匀磁化 附：磁化电流(magnetization current) 介质磁化的宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这种电流称为“磁化电流Is”（磁化面电流）。 I0 IS 磁化电流与传导电流的区别： 磁化电流是分子内电荷运动一段段接合而成，不同于传导电流的电荷定向运动，又称束缚电流，其磁效应与传导电流相当，但不产生热效应。 磁化面电流的线密度： 介质中的总磁矩： 磁化强度在数值上等于磁化面电流的线密度，两者关系由右螺旋法则确定。上式适用于均匀磁介质被均匀磁化的情况。 可以推知：磁化强度沿闭合路径的环流等于环路内总的束缚电流. 此式对一般的磁介质同样成立。 磁介质中的高斯定理 磁介质中磁场： 无论是否有磁介质存在，磁高斯定理都是普遍成立的。 由磁化电流产生的微观机理可知：磁化电流与传导电流在产生磁场方面等效。 一 磁介质中的高斯定理 §11-2磁介质中的高斯定理和安培环路定理 二 磁介质中的安培环路定理 I0 IS 如图取L回路 单位：A·m-1 磁场强度 磁介质中的安培环路定理 磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于闭合回路所包围的传导电流的代数和，与磁化电流以及回路外的传导电流无关。 各向同性均匀磁介质 （磁化率） 相对磁导率 磁 导 率 各向同性均匀磁介质 磁介质中的安培环路定理 顺磁质 （非常数） 抗磁质 铁磁质 各向同性均匀磁介质 L 包含电流(传导,束缚) 仅包含传导电流 用 表示安培环路定理 用 表示安培环路定理 完全等价 用磁介质中的安培环路定律解题 1. 分析磁场的对称性。 2. 选取积分回路 3. 计算 磁介质中的安培环路定理 l 仅包含传导电流 4. 利用 I 例 有两个半径分别为 和 的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为 的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流 时，试 求（1）磁介质中任意点 P 的磁感应强度的 大小;（2）圆柱体外面一点 Q 的 磁感强度. 解 对称性分析 I 同理可求 I I 无限长直载流导线通有电流I1 ，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2 求：长为L的导线所受的安培力 a I1 dx x x O 课 堂 练 习 I2 a I1 x O I2 解： 在L上任取 受力方向如图， 恒不变。 如图建立坐标系 根据安培力公式： §11-3 铁磁质 一 铁磁质的特点 （4）存在居里点： （1）高磁导率： （2）非线性： （3）具有磁滞现象： 铁：T=1040K 镍：T=631K 临界温度时，失去铁磁性成为顺磁质。 B的变化落后于H的变化。 B和H