ch有磁介質存在時的磁場PPT課件

1、12. 磁場強度及磁介質中的安培環(huán)路定理；第第16章章 有磁介質存在時的磁場有磁介質存在時的磁場3. 鐵磁質的主要特性及其應用。1. 磁介質磁化及其微觀本質；主要內容教學要求1. 了解磁介質的磁化及其微觀解釋;3. 了解鐵磁質的一些重要特性及應用.2. 理解磁介質中安培環(huán)路定理的意義;作業(yè)：29第1頁/共30頁2一、磁介質磁介質處于磁場中所表現(xiàn)出的一種狀態(tài)；是磁場對磁場中物質的作用。12-1 磁介質磁介質 磁化強度磁化強度實驗研究：IB0IB第2頁/共30頁3磁介質：磁化了的物質也會產生附加磁場，對原磁場產生影響。這種影響原磁場的物質稱為磁介質。介質中磁化產生的附加磁場磁介質中的磁場真空中的磁

2、場即：相對磁導率r第3頁/共30頁4磁介質種類磁介質種類相對磁導率相對磁導率順磁質順磁質銅（銅（293K）1+1.0 10-5逆磁質逆磁質鋁（鋁（293K）1 1.0 10-5鐵磁質鐵磁質純鐵純鐵坡莫合金坡莫合金5 103（最大值）（最大值）1 105（最大值）（最大值）第4頁/共30頁5磁介質分類弱磁性物質強磁性物質（鐵磁質）順磁質（ 與 同向） r1，增強原磁場逆磁質（ 與 反向）r1，大大增強原磁場第5頁/共30頁6二、磁介質的磁化1. 微觀解釋（以氧原子為例） 電子繞核的軌道運動 pm= 電子自旋 pm= 原子核自旋 pm附加磁矩,分子磁矩是產生磁效應的主要原因.為什么順磁質在無外磁場

3、時不顯磁性？第10頁/共30頁11 介質的磁化實質上是分子磁矩的取向以及在外磁場作用下產生附加磁矩的作用。 引入反映介質磁化程度的物理量，磁化強度矢量均勻磁化：非均勻磁化：單位：Am1三、磁化強度矢量第11頁/共30頁12模型： 與 同向（介質內部處處）研究磁化強度、附加磁矩和分子磁矩之間的關系。磁化電流束縛電流微觀上宏觀上第12頁/共30頁13 因磁化而呈現(xiàn)出宏觀電流，稱為。這個電流不伴隨任何帶電粒子的宏觀位移，所以, 又稱為。 對于各向同性均勻介質，均勻時，內部的分子電流相互抵消，而在介質表面各分子電流相互疊加。類比：電介質的極化過程質極化電荷束縛電荷E微觀上宏觀上第13頁/共30頁142

4、. 磁化電流與磁化強度關系 上式表明：面磁化電流密度等于磁化強度沿介質表面的切向分量引入輔助矢量磁場強度注意: H, B不是原來的外場第14頁/共30頁153. 磁場強度與磁感強度的關系各向同性介質，實驗證明代入磁場強度的定義式，得令第15頁/共30頁1612-2 磁介質中的安培環(huán)路定理磁介質中的安培環(huán)路定理一、磁介質中的安培環(huán)路定理考慮磁化電流對磁場的貢獻，安培環(huán)路定理寫為單位：1A.m-1=410-3Oe（奧斯特）磁介質中的安培環(huán)路定理：第16頁/共30頁17 用安培環(huán)路定理求 由 代入 求 由 求 由 求磁感強度磁化強度磁場強度第17頁/共30頁18例題：在均勻密繞的螺繞環(huán)內充滿均勻的順

5、磁質，已知螺繞環(huán)中的傳導電流為I，單位長度內匝數(shù)為n，環(huán)的橫截面半徑比環(huán)的平均半徑小得多，磁介質的相對磁導率和磁導率分別為r和，求環(huán)內的 和 。r解：分析對稱性，在環(huán)內任取一點，作同向圓，應用安培環(huán)路定理方向為圓環(huán)的切線方向。第18頁/共30頁19環(huán)內無磁介質時上式說明環(huán)內充滿均勻磁介質后，環(huán)內的磁感強度改變到環(huán)內是真空時的r倍。上式可作為磁介質相對磁導率的定義，實驗中利用這個定義式測定r值。第19頁/共30頁20解：分析對稱性，在環(huán)內任取一點，作同向圓，應用安培環(huán)路定理試求:1) 圓柱體外圓柱面內一點的磁場； 2) 圓柱體內一點的磁場； 3) 圓柱面外一點的磁場。例題：一半徑為R1的無限長圓

6、柱體（導體，=0）中通有電流I，在它外面有半徑R2的無限長同軸圓柱面，兩者之間充滿著磁導率為的均勻磁介質，在圓柱面上通有相反方向的電流I。III第20頁/共30頁2112-3 鐵磁質鐵磁質一、鐵磁質的特性相對磁導率比較大，且隨磁場強弱發(fā)生變化；有明顯的磁滯效應；鐵磁質磁化存在一居里點。第21頁/共30頁22特點：1. 起始磁化曲線非線性（HB）r隨H變化實驗測量：HBOBHrH 通常把鐵磁質試樣做成環(huán)狀，外面繞上若干線圈電流計測量I，測量B得到試樣的HB曲線。r第22頁/共30頁23u外磁場撤去后,仍能保留部分磁性存在，這種現(xiàn)象稱為剩磁現(xiàn)象。u鐵磁質的初始磁化、消磁、反向磁化過程構成一圖所示的

7、閉合曲線，稱為磁滯回線。u由閉合曲線看到，B的變化總是落后于H的變化。這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象.2. 磁滯回線及磁滯現(xiàn)象HB第23頁/共30頁24二、 鐵磁質的起因 鐵磁質內部原子間的相互作用非常強烈,在這種作用下,鐵磁質的內部形成了一些自發(fā)磁化的小區(qū)域磁疇. 每一磁疇中,各原子的排列很整齊,因此具有很強的磁性.但不同的磁疇排列方向彼此不同,所以時,各磁疇磁矩相互抵消,對外不顯磁性. 加上外磁場 :各磁疇磁矩取向趨于一致,且與外磁場方向相同,所以在不強的外磁場下,鐵磁質會表現(xiàn)出很強的磁性.通常鐵磁質產生的附加磁場要比外磁場要大好幾個數(shù)量級。 第24頁/共30頁25鐵磁質中的自發(fā)磁化區(qū)域磁疇受到劇烈

8、的分子熱運動的破壞，磁疇被瓦解,鐵磁質的特性消失,過渡到.不同的鐵磁質居里溫度亦不同. 用于磁疇的轉向需要克服阻力（來自磁疇間的摩擦），因此當外磁場減弱或消失時磁疇并不按原來的變化規(guī)律退回原狀，因而表現(xiàn)磁滯現(xiàn)象。當外磁場停止作用后，磁疇的某種排列被保留下來，使得鐵磁質仍能保留磁性。第25頁/共30頁26不同鐵磁性物質的磁滯回線有很大差異。圖示三種鐵磁材料的磁滯回線。a）軟磁材料b）硬磁材料c）矩磁鐵氧體材料HBHBHB三、 鐵磁質的分類第26頁/共30頁271. 有兩根鐵棒，外表完全一樣。一根是磁鐵，另一根不是磁鐵。你怎樣把他們區(qū)別開？不準把隨便一根棒作磁針懸掛起來，或用任何其它儀器。2. 中

9、子沒有電荷，但有磁矩。根據(jù)經典電磁學，這種情況是否可能？或者說，僅由此證據(jù)是否就可以說明經典電磁學已經不成立？3. 把一枚鐵釘放在靠近強磁鐵的光滑桌面上，然后由靜止釋放，這枚鐵釘就被磁鐵所吸引。這枚鐵釘沖擊到磁鐵之前的瞬間所具有的動能從何而來？第27頁/共30頁284. 下面的幾種說法是否正確，試說明理由：1) H僅與傳導電流（自由電流）有關；2) 不論抗磁質與順磁質，B總與H同向；3) 通過以閉合曲線L為邊線的任意曲面的B通量均相等；4)通過以閉合曲線L為邊線的任意曲面的H通量均相等。5. 將磁介質樣品裝入試管中并吊掛到螺線管上端開口處。當螺線管通電后，則可發(fā)現(xiàn)隨樣品的不同，它可能受向上或向下的磁力。受到向上磁力的樣品是抗磁質還是順磁質？螺線管樣