大学物理磁介质.ppt

1,在考虑物质与磁场的相互影响时,我们把所有的物质都称为磁介质。,10.8 磁场中的磁介质,r叫磁介质的相对磁导率,它随磁介质的种类和状态的不同而不同。对真空，r=1。,10.8.1、磁介质的分类,2,磁介质的种类,顺磁质和抗磁质统称为弱磁性物质,3,分子中每一个电子同时参与两种运动：自旋运动和绕核的轨道运动，,（1）分子(固有)磁矩,对应自旋电流和轨道电流,进而对应自旋磁矩和轨道磁矩。,一个 分子内所有电子全部磁矩的矢量和称为分子(固有)磁矩。,圆电流I称为分子电流。,分子(固有)磁矩可用一个等效的圆电流I来表示。,1 顺磁质和抗磁质的磁化,10.8.2、磁介质的磁化,4,(I)加外磁场，分子磁矩受磁力矩的作用转向外磁场方向。,转向磁化效应。,感应磁化效应。,(II)在磁场中，分子中每个电子的运动将受到影响,引起一附加磁矩，附加磁矩 总与外磁场 反向，使总磁场减弱.,5,（2）顺磁性与抗磁性,(I)顺磁质及其磁化机理,无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。,顺磁质:每个分子的固有磁矩不为零，,6,感应磁化效应比转向磁化效应小五个数量级。,7,(II)抗磁质及其磁化机理,感应磁化效应产生附加磁场，与外磁场方向相反，使磁场减弱。,无转向磁化效应,只有感应磁化效应。,抗磁质分子中，各电子的磁效应相互抵消，所以分子的固有磁矩为零。,8,10.8.3 磁化强度,（1）磁化强度:,为了表征物质的磁化程度，定义磁化强度矢量：,单位体积内分子磁矩的矢量和,单位：安培/米(A/m),9,（2）磁化电流的形成(以顺磁质为例)。,一块顺磁质放到外磁场中时,它的分子的固有磁矩要沿着磁场方向取向,如图所示。,考虑和这些磁矩相对应的分子电流,可以发现：在均匀磁介质内部，各处电流的方向总是有相反的,结果相互抵消。,只有在横截面边缘处，分子电流未被抵消,形成与横截面边缘重合的一层圆电流。这种电流叫做磁化电流。,10,磁化电流是分子电流一段段拼接而成的,不同于金属中自由电子定向运动形成的传导电流,所以也叫束缚电流。,在外磁场中的作用下，均匀磁介质的表面上出现磁化电流的现象叫做磁介质的磁化。,11,1.磁介质中的安培环路定理,在磁介质中,安培环路定理应写为,式中,Io内和 I内分别是闭合路径l所包围的传导电流和磁化电流的代数和。,可证明:,定义：磁场强度矢量,10.8.4 磁介质中的安培环路定理,辅助物理量,磁场强度的单位：安培/米(A/m)SI,12,则磁介质中的安培环路定理可写为,实验表明,在各向同性磁介质中：,r相对磁导率,or=磁导率,13,3.有磁介质时磁感强度B的计算,1)正统算法,先假设磁介质不存在，求出B0,再由:,求出B和H。,先由H的安培环路定理求出H,再由B和H的关系求得B.,2)简易算法,2.B与B0 的关系,14,例题一：长直螺旋管内充满均匀磁介质()，设励磁电流，单位长度上的匝数为 n。求管内的磁场强度和磁感应强度。,解,1）正统解法,因管外磁场为零，取如图所示安培回路,15,2）简易解法,已知无介质时：,故有介质时：,例题一：长直螺旋管内充满均匀磁介质()，设励磁电流，单位长度上的匝数为 n。求管内的磁场强度和磁感应强度。,16,作 业,10.8 磁场中的磁介质一选择题和填空题,