第二十一磁介質(zhì)

第二十一磁介質(zhì)第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一本章教學(xué)要求：了解介質(zhì)的磁化現(xiàn)象及其微觀解釋。了解鐵磁質(zhì)的特性。了解各向同性介質(zhì)中H和B之間的關(guān)系和區(qū)別。了解介質(zhì)中磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理。

本章重點(diǎn)：磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理，磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理本章難點(diǎn)：各類磁介質(zhì)的磁化機(jī)理，鐵磁質(zhì)的特性第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一內(nèi)容§21.1磁介質(zhì)及其磁化§21.2磁介質(zhì)中的高斯定理及安培環(huán)路定理§21.3鐵磁質(zhì)第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一§21.1磁介質(zhì)及其磁化§21.1.1磁介質(zhì)磁介質(zhì)：一切實(shí)物物質(zhì)，在磁場作用下都會產(chǎn)生不同程度的磁化，磁化了的物質(zhì)又反過來影響原來的磁場。凡是有這種特性的物質(zhì)都叫磁介質(zhì)。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一磁介質(zhì)類型介質(zhì)磁化后的附加磁感強(qiáng)度真空中的磁感強(qiáng)度磁介質(zhì)中的總磁感強(qiáng)度鐵磁質(zhì)（鐵、鈷、鎳等）順磁質(zhì)

抗磁質(zhì)（鋁、氧、錳等）（銅、鉍、氫等）弱磁質(zhì)定義介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率：充滿介質(zhì)的長直螺線管內(nèi)部第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一§21.1.2磁介質(zhì)的磁化電子磁矩（源于繞核運(yùn)動與自旋）I-第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一電子的軌道磁矩：電子的自旋磁矩：第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一在外磁場中，每個電子磁矩，受到力矩則動量矩連續(xù)變化。則以為軸進(jìn)動。進(jìn)動ab抗磁質(zhì)的磁化機(jī)理進(jìn)動c第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一磁化強(qiáng)度與磁化電流磁化強(qiáng)度（與定義類似。）對于各向同性的均勻介質(zhì)，介質(zhì)內(nèi)部各分子電流相互抵消，而在介質(zhì)表面，各分子電流相互疊加，在磁化圓柱的表面出現(xiàn)一層電流，好象一個載流螺線管，稱為磁化面電流（或安培表面電流）。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一設(shè)介質(zhì)表面沿軸線方向單位長度上的磁化電流為（面磁化電流密度），則長為L的一段介質(zhì)上的磁化電流強(qiáng)度

為第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一取一長方形閉合回路ABCD，AB邊在磁介質(zhì)內(nèi)部，平行于柱體軸線，長度為l，而BC、AD兩邊則垂直于柱面。磁化強(qiáng)度對閉合回路的線積分等于通過回路所包圍的面積內(nèi)的總磁化電流。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一§21.2磁介質(zhì)中的高斯定理及安培環(huán)路定理§21.2.1磁介質(zhì)中的高斯定理磁場與磁化電流產(chǎn)生的附加磁場介質(zhì)內(nèi)任意一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的的矢量和，即

第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一§21.2.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理無磁介質(zhì)時有磁介質(zhì)時第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一定義

為磁場強(qiáng)度

表明：磁場強(qiáng)度矢量的環(huán)流和傳導(dǎo)電流I有關(guān)，而在形式上與磁介質(zhì)的磁性無關(guān)。其單位在國際單位制中是A/m.磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理：磁場強(qiáng)度沿任意閉合路徑的線積分等于穿過該路徑的所有傳導(dǎo)電流的代數(shù)和，而與磁化電流無關(guān)。有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一

實(shí)驗(yàn)證明：對于各向同性的介質(zhì)，在磁介質(zhì)中任意一點(diǎn)磁化強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度成正比。

式中只與磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為磁介質(zhì)的磁化率，是一個純數(shù)。如果磁介質(zhì)是均勻的，它是一個常量；如果磁介質(zhì)是不均勻的，它是空間位置的函數(shù)。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一相對磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率值得注意：為研究介質(zhì)中的磁場提供方便而不是反映磁場性質(zhì)的基本物理量，才是反映磁場性質(zhì)的基本物理量。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一順磁質(zhì)抗磁質(zhì)順磁質(zhì)，抗磁質(zhì)H-B曲線第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一例1、在均勻密繞的螺繞環(huán)內(nèi)充滿均勻的順磁介質(zhì)，已知螺繞環(huán)中的傳導(dǎo)電流為，單位長度內(nèi)匝數(shù)，環(huán)的橫截面半徑比環(huán)的平均半徑小得多，磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率分別為和。求環(huán)內(nèi)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：在環(huán)內(nèi)任取一點(diǎn)，過該點(diǎn)作一和環(huán)同心、半徑為的圓形回路。式中為螺繞環(huán)上線圈的總匝數(shù)。由對稱性可知，在所取圓形回路上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向都沿切線。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)環(huán)內(nèi)是真空時當(dāng)環(huán)內(nèi)充滿均勻介質(zhì)時第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一的長直導(dǎo)線和套在外面的內(nèi)、外半徑分別為、的同軸導(dǎo)體圓筒組成，其間充滿相對磁導(dǎo)率為的各向同性非鐵磁質(zhì)。電流由半徑為的中心導(dǎo)體流入紙面，再由外面圓筒流出紙面。求磁場分布。例2、如圖所示，一電纜由半徑為解：第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一

第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一

第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一§21.3鐵磁質(zhì)特性（1）由于磁化，鐵磁質(zhì)內(nèi)部磁場比無鐵磁質(zhì)時增大百倍至千倍以上。（2）不是恒量。即與不是簡單的線性關(guān)系。（3）磁化場撤除后，鐵磁質(zhì)內(nèi)仍得到一定的磁性。（4）存在一特定的溫度，稱為居里點(diǎn)，當(dāng)鐵磁物質(zhì)加熱到居里點(diǎn)后，鐵磁性將消失轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ǖ捻槾盼镔|(zhì)。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一磁滯回線(a)B—H磁滯回線Br:剩磁Hc:矯頑力Bs:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的飽和值磁滯回線：磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化滯后于磁場強(qiáng)度H的變化第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一