大学物理课件-磁介质.pptVIP

* 磁介质 磁介质:在磁场的作用下发生变化并反过来影响磁场的物质 磁 化:磁介质在磁场作用下发生变化的现象 三种磁介质:顺磁质、抗磁质、铁磁质 2、磁场强度 及磁介质中的安培环路定理。 本章主要内容 3、铁磁质的主要特性及其应用。 1、磁介质磁化及其微观本质。 §16.1 顺磁质、抗磁质及其磁化 16.1.1 磁介质的分类 1. 磁介质的磁化 当磁介质处于磁场中时，磁介质被磁化并出现宏观的磁化电流。磁化电流产生附加磁场，反过来影响原磁场的分布。 外磁场 磁化电流产生的附加磁场 在均匀各向同性磁介质中： :磁介质的相对磁导率 磁介质的磁导率 2. 磁介质的分类 （1）顺磁质 介质被磁化后，介质内磁场略有减弱 介质被磁化后，介质内磁场略有增强 略大于1 如空气、氧、铝、铂、锰、氮等 （2）抗磁质 略小于1 与 同方向 与 反方向 （3）铁磁质 远远大于1 如水银、铜、硫、氢、银、金、锌等 介质被磁化后，介质内磁场极大的增强 如铁、钴、镍等以及这些金属的合金、铁氧体等 与 同方向 弱磁质 强磁质 顺磁质 抗磁质 铁磁质 磁 介 质 16.1.2 顺磁质和抗磁质的磁化 轨道磁矩 自旋磁矩 分子 电子 磁效应 总和 等效圆电流 分子磁矩 分子电流假说：安培认为，磁介质中的每一个分子都可以看作一个环形电流，在无磁场时，这些环形电流的磁矩方向在空间的取向是杂乱无章的。 ,磁介质宏观上不显磁性。 1、分子磁矩 分子附加磁矩 分子附加磁矩 方向与外磁场方向相反 整个分子的附加磁矩： 当顺磁质或抗磁质在外磁场中时，电子的轨道磁矩将发生变化。磁介质分子中每个运动电子都要产生与外磁场 方向相反的附加磁矩 抗磁效应 任何磁介质中都有抗磁效应。 2. 顺磁质的磁化： 宏观上不显磁性。 无外磁场时：分子的固有磁矩 杂乱无章排列。 热运动作用 有外磁场时：分子磁矩 转向外磁场的方向。 受磁力矩作用 宏观上表现：在磁介质表面出现磁化电流。在磁介质内的磁 感应强度增大。顺磁质产生磁化电流很小，因 此顺磁质为弱磁质。 外磁场撤消：由于热运动破坏分子磁矩的定向排列，宏观上 对外不显磁性。 每个分子 外磁场撤消：宏观上又不显磁性。 抗磁质的磁性起源于电子做轨道运动时，在外磁场作用下受到洛伦兹力，从而产生与外磁场方向相反的附加磁场。 3. 抗磁质的磁化： 宏观上表现：在磁介质表面出现磁化电流。在磁介质内的磁 感应强度减小。抗磁质产生磁化电流很小，因 此抗磁质也为弱磁质。 说明∶任何磁介质都有抗磁性。但在顺磁质中，以固有磁矩的 取向磁化为主，而抗磁性效应与之相比非常弱，被掩盖 了。 每个分子 无外磁场时，介质宏观不显磁性。 载流子的宏观定向移动，是电荷迁移的结果。 磁介质被外磁场磁化的结果，是大量分子电流的叠加，是大量分子电流统计平均的宏观效果。 不同点 相同点 都可以产生磁场，满足毕奥-萨伐尔定律，遵从电流产生磁场的规律。 电荷的宏观迁移。 磁化电流不能传导，电子都被限制在分子范围内运动，束缚在介质内部。 磁化电流 传导电流 磁化电流与传导电流的异同 分子电流运行无阻力，即无热效应。 电荷的宏观迁移产生焦耳热。 16.1.3 磁化强度与磁化电流 1.磁化强度 ：磁介质某点处所取的体积元 ：体积元内磁介质磁化后分子磁矩的矢量和 ：体积元内磁介质磁化后分子附加磁矩的矢量和 定量描述磁介质的磁化程度 顺磁质 抗磁质 真空中或磁介质未被磁化时， 注意： 2、磁化强度与磁化电流的关系： 介质中的总磁矩： 由磁化强度的定义得 只适用于均匀磁介质被均匀磁化的情况。 即：介质中某点磁化强度的大小等于面磁化电流的线密度。 作闭合回路abcda，有： 为穿过闭合回路所包围面积的磁化电流的代数和 即：磁化强度沿闭合回路的线积分等于穿过该闭合回路所包围面积的磁化电流的代数和 § 16.2 有磁介质存在时的高斯定理和安培环路定理 16.2.1 有磁介质存在时的高斯定理 由于磁化电流与传导电流在产生磁场方面性质相同， 故有磁介质时，高斯定理仍成立 ( 普适性 ) 。 注意： 16.2.2 有磁介质存在时的安培环路定理 在真空中： 有磁介质时： 磁化电流与传导电流激发磁