高中物理奧賽輔導(dǎo)參考資料之十一

磁場(chǎng)(cíchǎng)與介質(zhì)相互作用第十一章第十一章磁場(chǎng)與介質(zhì)的相互作用interactionofmagneticfieldandsubstancechapter11第一頁，共22頁。1本章(běnzhānɡ)內(nèi)容本章內(nèi)容Contentschapter11磁介質(zhì)的磁化magnetizationofmagneticmedium磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium鐵磁質(zhì)ferromagnetic第二頁，共22頁。2第一節(jié)ssss11.1磁介質(zhì)的磁化magnetizationofmagneticmedium第三頁，共22頁。3介質(zhì)(jièzhì)的磁化、磁導(dǎo)率+BBB0B0真空中介質(zhì)被磁化后所產(chǎn)生的真空中介質(zhì)內(nèi)的介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率mr0BB介質(zhì)的磁化(cíhuà)及相對(duì)磁導(dǎo)率磁介質(zhì)第四頁，共22頁。4磁介質(zhì)的分類(fēnlèi)

銅鋁

鐵順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)mr1且~~1~~1且mrmr11磁介質(zhì)的分類(fēnlèi)及舉例1+101-10-5~~~~~~105-4第五頁，共22頁。5順磁質(zhì)磁化(cíhuà)微觀機(jī)制B0真空中介質(zhì)的分子磁矩(分子中的電子自旋和繞核運(yùn)動(dòng)B無外場(chǎng)(wàicháng),磁矩隨機(jī)取向,相互抵消.順磁質(zhì)的磁化(cíhuà)微觀機(jī)制0B0BB施加,順磁質(zhì)的與同向.,第六頁，共22頁。6抗磁質(zhì)磁化(cíhuà)微觀機(jī)制B0真空中抗磁質(zhì)的磁化微觀(wēiguān)機(jī)制B抗磁質(zhì)的電子(diànzǐ)磁矩矢量和近乎零.(順磁質(zhì)亦有此效應(yīng),其影響相對(duì)較小).0B0BB施加,引起感應(yīng)分子電流(無阻),所形成的與反向.第七頁，共22頁。7磁化(cíhuà)電流B0外表形成磁化(cíhuà)電流磁化(cíhuà)電流與磁化(cíhuà)電流密度l磁化電流IssjIsl磁化電流密度內(nèi)局部子電流抵消第八頁，共22頁。8第二節(jié)ssss11.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium第九頁，共22頁。9磁介質(zhì)安培環(huán)路(huánlù)定理mr(剖面)磁介質(zhì)中的安培(ānpéi)環(huán)路定理BL回路的環(huán)流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sIr0PLmr介磁質(zhì)載流螺線環(huán)N匝s導(dǎo)線中的傳導(dǎo)電流Ic介質(zhì)表面的磁化電流I?能有更方便的表達(dá)嗎第十頁，共22頁。10續(xù)7磁介質(zhì)中的安培(ānpéi)環(huán)路定理(續(xù))r0PLmr介磁質(zhì)載流螺線環(huán)N匝BL回路的環(huán)流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sI?能有更方便的表達(dá)嗎其中Bp2rBhdlL0BmrB,,SiIciIcN0Bm0IcNp2r,.得BhdlLm0mrSiIcimSiIcihdlLBmSiIci即令HBmH,稱磁場(chǎng)強(qiáng)度()Am-1hhdlLHSiIci磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理BHmm0mrm,第十一頁，共22頁。11例題(lìtí)IImr1mr2例題(lìtí)兩長(zhǎng)直載流同軸薄導(dǎo)體(dǎotǐ)圓筒筒間填滿兩層磁介質(zhì)B求介質(zhì)內(nèi)的分布R1LrOR2RIp2rldHp2r0HcoshdlHLp2r0H00ld應(yīng)用介質(zhì)中的安培環(huán)路定理Hp2rI0mB12mr1mr2介質(zhì)內(nèi)介質(zhì)內(nèi)m1Hmr1p2rIBm2H0mmr2p2rI得r()1RRr()RR2第十二頁，共22頁。12磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)sB任意封閉曲面sdh0Bs通過磁介質(zhì)磁場(chǎng)中任一封閉曲面的磁通量均應(yīng)等于零.第十三頁，共22頁。13第三節(jié)ssss11.3鐵磁質(zhì)ferromagnetic第十四頁，共22頁。14鐵磁質(zhì)的磁滯(cízhì)現(xiàn)象鐵磁質(zhì)磁化的磁滯現(xiàn)象(xiànxiàng)動(dòng)畫示意IBH鐵磁質(zhì)霍耳器件探頭螺線環(huán)0-+高斯計(jì)測(cè)B電流計(jì)測(cè)IHI()80-+飽和(bǎohé)剩磁矯頑力第十五頁，共22頁。15磁滯回線HOBsB飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度剩磁BrHc矯頑力磁滯回線IBH鐵磁質(zhì)霍耳器件探頭螺線環(huán)0高斯計(jì)測(cè)B+電流計(jì)測(cè)IH8I()0+實(shí)驗(yàn)電路簡(jiǎn)圖第十六頁，共22頁。16常見(chánɡjiàn)的鐵磁材料三類(sānlèi)常見的鐵磁材料及其磁滯回線形態(tài)HBOHBOHBO軟磁材料硬磁材料矩磁材料矯頑力小,易充退磁.如純鐵硅鋼等.用于電機(jī)變壓器繼電器等的鐵芯.矯頑力大,剩磁也大.如錳鎂鐵氧體等用于電磁儀表揚(yáng)聲器等的永久磁鐵.剩磁值接近飽和值.如碳鋼鋇鐵氧體等.兩剩磁態(tài)可控翻轉(zhuǎn),用于計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存元件.第十七頁，共22頁。17鐵磁質(zhì)磁化微觀(wēiguān)機(jī)制用金相顯微鏡觀察到拋光鋼材樣品表面上鐵粉在磁疇邊界上聚集.鐵磁質(zhì)的磁化微觀(wēiguān)機(jī)制磁疇鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化小區(qū)域(由電子自旋磁矩引起)用偏振光顯微鏡觀察到的石榴石單晶磁性薄膜的迷宮式磁疇.第十八頁，共22頁。18續(xù)14鐵磁質(zhì)的磁化微觀(wēiguān)機(jī)制〔續(xù)〕H0HHHH

各磁疇磁化方向混亂，整體不顯磁性.疇壁運(yùn)動(dòng)

磁疇的自發(fā)磁化方向與外場(chǎng)方向相同或相近的磁疇體積擴(kuò)大,反之縮小.磁疇壁發(fā)生運(yùn)動(dòng).磁疇轉(zhuǎn)向

磁疇的自發(fā)磁化方向轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向.飽和

全部磁疇方向均轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向.磁滯現(xiàn)象(xiànxiàng)及剩磁,是因磁化時(shí)磁疇相互摩擦發(fā)熱,使過程不可逆.第十九頁，共22頁。19鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)鐵磁質(zhì)被加熱達(dá)到某一臨界溫度時(shí),便會(huì)失去自己的特性而成為順磁質(zhì).這一臨界溫度稱為居里點(diǎn)cT.2413690K