基礎(chǔ)物理學(xué)BII

1、120.7 載流導(dǎo)線在載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)磁場(chǎng)中受到中受到的作用的作用第二十章第二十章 穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng) _真空中的靜磁場(chǎng)真空中的靜磁場(chǎng)20.3 畢奧畢奧薩伐爾定律薩伐爾定律20.4 磁通量磁通量 磁場(chǎng)的高斯定理磁場(chǎng)的高斯定理20.5 磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理20.6 帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 20.1 基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象20.2 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度# 磁現(xiàn)象的根源磁現(xiàn)象的根源-知源求場(chǎng)知源求場(chǎng)-基本規(guī)律基本規(guī)律-對(duì)稱的場(chǎng)對(duì)稱的場(chǎng)21I2I1L2P1I2I2L1P3I)(b)(a?)2(?)1(2121PPLLBBl dBl dB #.

2、如圖，兩個(gè)完全相同的回路如圖，兩個(gè)完全相同的回路L1和和L2，回路內(nèi)包圍有，回路內(nèi)包圍有 無(wú)限長(zhǎng)直電流無(wú)限長(zhǎng)直電流I1和和I2 ，P1和和P2是回路上兩位置相同是回路上兩位置相同 的點(diǎn)。圖的點(diǎn)。圖(b)中中L2外存在無(wú)限長(zhǎng)直電流外存在無(wú)限長(zhǎng)直電流I3，判斷正誤。，判斷正誤。320.7 載流導(dǎo)線在載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)磁場(chǎng)中受到中受到的作用的作用BlIF dd:培培力力磁磁場(chǎng)場(chǎng)中中的的電電流流元元受受到到安安 BIdldF(電流元電流元)I LBlIFd對(duì)總線電流：對(duì)總線電流：具洛倫茲力本質(zhì)具洛倫茲力本質(zhì):vdQlI:d20-8 平面對(duì)稱性平面對(duì)稱性, 兩側(cè)磁場(chǎng)的方向不是外法兩側(cè)磁場(chǎng)的方向不是外法,是右

3、旋切向是右旋切向.20-10 參考大球挖小球參考大球挖小球,此處是圓柱內(nèi)挖圓柱此處是圓柱內(nèi)挖圓柱, 圓柱對(duì)稱性圓柱對(duì)稱性,2dxyzOP4IFdFdxFdyFdxFdyFd xy yxFjFiFdd解：解： sinddFFy 例例1. 在磁感強(qiáng)度為在磁感強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，通過(guò)一半徑的均勻磁場(chǎng)中，通過(guò)一半徑為為R的半圓導(dǎo)線中的電流為的半圓導(dǎo)線中的電流為I。若導(dǎo)線所在平面與。若導(dǎo)線所在平面與B垂垂直，求該導(dǎo)線所受的安培力。直，求該導(dǎo)線所受的安培力。lBIFdd ddRl 安培定律安培定律: :幾何關(guān)系幾何關(guān)系 0dsinBIRjFjBIR2 #1 基本思路基本思路: 微元法微元法, 安培定律安

4、培定律, 疊加原理疊加原理, 直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系 半圓形載流導(dǎo)線上所受的力與其兩個(gè)端點(diǎn)相連的半圓形載流導(dǎo)線上所受的力與其兩個(gè)端點(diǎn)相連的直導(dǎo)線所受到的力直導(dǎo)線所受到的力 大小大小? ? 方向方向? ?5 利用畢利用畢薩定律與安培定律，求出其中一根導(dǎo)薩定律與安培定律，求出其中一根導(dǎo)線激發(fā)的靜磁場(chǎng)的分布，線激發(fā)的靜磁場(chǎng)的分布，再計(jì)算其它載流導(dǎo)線在磁再計(jì)算其它載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力。場(chǎng)中受到的安培力。ACDB2dl1B21dF2B1dl12dFd1I2I2. 兩平行載流直導(dǎo)線間的作用力兩平行載流直導(dǎo)線間的作用力 -電流單位電流單位“安培安培”的定義的定義AB通有電流通有電流I1, CD通有電流

5、通有電流I2,AB/CD, 間距間距d.1 e2 e忽略邊緣效應(yīng)忽略邊緣效應(yīng)在導(dǎo)線垂直平面在導(dǎo)線垂直平面參考極坐標(biāo)系參考極坐標(biāo)系如圖如圖1re2re6P點(diǎn)處的電流元受力：點(diǎn)處的電流元受力：112221dd eBlIF 11012 edIB )(d2)(d122101122rreldIIeBlI dIIlF2102212dd 討論討論AB中中I1激發(fā)靜磁場(chǎng)激發(fā)靜磁場(chǎng)B1, CD因而受到的力因而受到的力單位長(zhǎng)度的單位長(zhǎng)度的CD受到受到AB的作用力的作用力:CD上上P點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度：點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度：ACDB2dl1B21dFd1I2I1 e1re#2 長(zhǎng)直導(dǎo)線，場(chǎng)不同方向的長(zhǎng)直導(dǎo)線，場(chǎng)不同方向的B,

6、 和和I2dl 受到的安培力受到的安培力?7dIIdldF2101122 dIIlF2102212dd 單位長(zhǎng)度的單位長(zhǎng)度的ICD 受到受到IAB的力的力:單位長(zhǎng)度的單位長(zhǎng)度的IAB受到受到ICD的力的力:,22202 edIB )(dd2211221112reBdlIeBlIF 方向均垂直指向施力導(dǎo)線方向均垂直指向施力導(dǎo)線同向電流吸引同向電流吸引, 異向電流排斥異向電流排斥ACDB2dl1B21Fd2B1dl12dFd1I2I1 e2 e1re2re二力等大小。二力等大小。8 兩個(gè)兩個(gè)同方向同方向的平行載流直導(dǎo)線，通過(guò)磁場(chǎng)的平行載流直導(dǎo)線，通過(guò)磁場(chǎng)的作用，將的作用，將相互吸引相互吸引。 兩個(gè)

7、兩個(gè)反向反向的平行載流直導(dǎo)線，通過(guò)磁場(chǎng)的的平行載流直導(dǎo)線，通過(guò)磁場(chǎng)的作用，將作用，將相互排斥相互排斥. 每一段導(dǎo)線單位長(zhǎng)度所受的斥力的大小與每一段導(dǎo)線單位長(zhǎng)度所受的斥力的大小與這兩電流同方向情形下受到的引力相等。這兩電流同方向情形下受到的引力相等。 “安培安培”的定義：的定義： 真空中相距真空中相距1 m的二無(wú)限長(zhǎng)平行的二無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線中載有直導(dǎo)線中載有相等相等的的電流電流時(shí)，時(shí)，若在若在每米長(zhǎng)度導(dǎo)線上的相互作用力正好每米長(zhǎng)度導(dǎo)線上的相互作用力正好等于等于21010-7-7N N，則導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度，則導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度定義為定義為1 A。電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度單單位位 的安培基準(zhǔn)的安培基準(zhǔn)dIId

8、ldF2101122 #4 安培力使載流直線安培力使載流直線, 平動(dòng)平動(dòng)a, 簡(jiǎn)單的磁懸浮簡(jiǎn)單的磁懸浮, 可以可以有用有用轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng), 曲線？曲線？ #3 兩平行的載流圓線圈之間兩平行的載流圓線圈之間, 吸引吸引? 排斥排斥? #磁鐵磁鐵? 9 任意形狀的平面載流線圈任意形狀的平面載流線圈的面積的面積S,電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度I, 統(tǒng)一定義統(tǒng)一定義:為線圈的磁矩為線圈的磁矩Im,neISm 302rmB :點(diǎn)點(diǎn)載載流流圓圓線線圈圈軸軸線線上上的的 PORneIP3. 均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用(1) 矩形線圈在均勻磁場(chǎng)中受到的作用力矩形線圈在均勻磁場(chǎng)中受到的作用力ne若線圈有若線

9、圈有N匝則匝則.neNISm 不關(guān)心磁矩激發(fā)磁場(chǎng)的場(chǎng)源效果不關(guān)心磁矩激發(fā)磁場(chǎng)的場(chǎng)源效果, 關(guān)心在磁場(chǎng)中關(guān)心在磁場(chǎng)中, 磁矩受到的作用力磁矩受到的作用力(矩矩)10FLeBIlBlIFsind直直線電流受到安培力：線電流受到安培力：矩形載流線圈矩形載流線圈ABCD,設(shè)設(shè)AB邊與磁場(chǎng)垂直邊與磁場(chǎng)垂直, BC邊與磁場(chǎng)夾角邊與磁場(chǎng)夾角.B ADCB2l2FI1F2F1F22FeBIlFABAB11sinFeBIlFBCBC22FeBIlFCDCDsin11FeBIlFDADA,BCDAee不共線不共線共線共線,2211FFFF 1lABCDee11B)(CD)(BA2F2F22BIlF AB與與CD邊

10、受力大小為：邊受力大小為：. 合力矩等于兩力偶（對(duì)質(zhì)心）的力矩和。合力矩等于兩力偶（對(duì)質(zhì)心）的力矩和。俯視圖俯視圖T =Fd =?力偶的力矩力偶的力矩:)cos(12 lF ne l1B ADCB2l2FI1F2F1F1l)cos(12 lBIl 12磁場(chǎng)作用在線圈上總的力矩大小為：磁場(chǎng)作用在線圈上總的力矩大小為：方向方向 )cos(12 lFT )cos(12 lBIl cosBIS , 夾夾角角與與線線圈圈磁磁矩矩方方向向Ben sin)(BIST B)(CD)(BA2F2F俯視圖俯視圖 ne l1BmT 勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)矩形線圈的力矩：勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)矩形線圈的力矩：13BmTii (2) 任意形狀

11、的剛性平面線圈在均勻磁場(chǎng)中受力矩任意形狀的剛性平面線圈在均勻磁場(chǎng)中受力矩I基本方法基本方法: 將線圈分割成許多矩形線圈將線圈分割成許多矩形線圈, 每個(gè)矩形線圈的每個(gè)矩形線圈的磁矩方向都是磁矩方向都是ne第第i個(gè)矩形線圈所受的力矩個(gè)矩形線圈所受的力矩, 按電流右手旋向定法向按電流右手旋向定法向nene整個(gè)線圈所受的力矩為整個(gè)線圈所受的力矩為BmTTiiBmBeISn 力矩方向相同力矩方向相同BeSIni14BmT 勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)平面剛性線圈的力矩：勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)平面剛性線圈的力矩：討論：討論：力矩的極值力矩的極值, 力矩的作用趨勢(shì)力矩的作用趨勢(shì)B)(CD)(BA2F2F m l1B m力矩力矩 vs 角

12、加速度角加速度, 轉(zhuǎn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的方向-趨勢(shì)趨勢(shì)如果給一個(gè)初始角速度如果給一個(gè)初始角速度, 反平行取向開(kāi)始反平行取向開(kāi)始, 15 在均勻外磁場(chǎng)中，平面載流線圈作為整體，受到在均勻外磁場(chǎng)中，平面載流線圈作為整體，受到合力矩使線圈的磁矩轉(zhuǎn)到合力矩使線圈的磁矩轉(zhuǎn)到B的方向，這使得線圈剛體的方向，這使得線圈剛體產(chǎn)生了變化的角加速度產(chǎn)生了變化的角加速度- 均勻磁場(chǎng)中均勻磁場(chǎng)中, 任意形狀的任意形狀的 剛性的平面載流線圈剛性的平面載流線圈受到的力矩受到的力矩 帶電粒子在平面內(nèi)沿閉合回路運(yùn)動(dòng)帶電粒子在平面內(nèi)沿閉合回路運(yùn)動(dòng)-軌道磁矩軌道磁矩; 帶電粒子如有自旋帶電粒子如有自旋, 則還具有則還具有-自旋磁矩自旋

13、磁矩，這兩種磁，這兩種磁矩在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各自受到的力矩矩在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各自受到的力矩, 服從相同的規(guī)律服從相同的規(guī)律.BmT “通電線圈在磁場(chǎng)中受到力矩通電線圈在磁場(chǎng)中受到力矩”是直流電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)(卷?yè)P(yáng)機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī), 電力機(jī)車電力機(jī)車, 電動(dòng)車電動(dòng)車)和磁電式電流計(jì)等電磁裝和磁電式電流計(jì)等電磁裝置的工作原理。置的工作原理。驅(qū)動(dòng)剛體作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)剛體作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)16第二十一章第二十一章 有磁介質(zhì)存在的磁場(chǎng)有磁介質(zhì)存在的磁場(chǎng) 21.1 物質(zhì)的磁性物質(zhì)的磁性 21.3 磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理 21.2 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量, 是什么是什么? 規(guī)律規(guī)律?有什么用有什么用:

14、 帶電粒子帶電粒子 載流導(dǎo)線載流導(dǎo)線 平面剛性載流線圈平面剛性載流線圈# 真實(shí)物體真實(shí)物體 -磁性特征磁性特征-場(chǎng)的所有源場(chǎng)的所有源-基本方法基本方法17 自然界存在的物質(zhì)自然界存在的物質(zhì), 都是磁介質(zhì)都是磁介質(zhì) ( 磁導(dǎo)體磁導(dǎo)體? ), 物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響以及磁介質(zhì)存在下的磁場(chǎng)規(guī)律物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響以及磁介質(zhì)存在下的磁場(chǎng)規(guī)律,是磁學(xué)中的一個(gè)重要問(wèn)題是磁學(xué)中的一個(gè)重要問(wèn)題. 若一個(gè)體系中的所有電流元分布保持不變?nèi)粢粋€(gè)體系中的所有電流元分布保持不變, 從而從而磁場(chǎng)分布不隨時(shí)間變化磁場(chǎng)分布不隨時(shí)間變化, 則稱為穩(wěn)恒則稱為穩(wěn)恒(靜靜)磁場(chǎng)磁場(chǎng). 如果將一個(gè)不具有磁性如果將一個(gè)不具有磁性 或者或者 至少不

15、表現(xiàn)出任何至少不表現(xiàn)出任何磁性的物體放在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生什么情況呢？磁性的物體放在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生什么情況呢？ 21.1 21.1 物質(zhì)的磁性物質(zhì)的磁性磁磁 化：化：磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)中的物質(zhì)的作用稱為磁化。磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)中的物質(zhì)的作用稱為磁化。磁介質(zhì)：磁介質(zhì)：與與(原原)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的物質(zhì)稱為磁介質(zhì)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的物質(zhì)稱為磁介質(zhì). .18BBB0附加附加磁感磁感應(yīng)強(qiáng)應(yīng)強(qiáng)度度 磁化后介質(zhì)磁化后介質(zhì)內(nèi)部的磁場(chǎng)內(nèi)部的磁場(chǎng)_與外磁場(chǎng)和附加與外磁場(chǎng)和附加磁場(chǎng)的關(guān)系磁場(chǎng)的關(guān)系. .1. 磁介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響磁介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響 總磁感總磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度外加磁感外加磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度均勻各向同性介質(zhì)充滿磁場(chǎng)均勻各向同性介質(zhì)充

16、滿磁場(chǎng),00BBBBr r 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率0BBI0I0密繞長(zhǎng)直螺線管密繞長(zhǎng)直螺線管19弱磁質(zhì)，弱磁質(zhì)，1 r 順磁質(zhì)順磁質(zhì):, 1 r 如如: Pt(1.00026), Al，O2，N2 抗磁質(zhì)抗磁質(zhì):, 1 r 如：如：Cu(0.9999)，Ag，Cl2，H2 強(qiáng)強(qiáng)磁質(zhì)磁質(zhì), 1r 如：如：Fe( )，Co，Ni 2. 磁介質(zhì)的分類：磁介質(zhì)的分類：均勻各向同性介質(zhì)充滿磁場(chǎng)均勻各向同性介質(zhì)充滿磁場(chǎng),00BBBBr r 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率0BB 0BB 0BB 導(dǎo)體導(dǎo)體, 絕緣體絕緣體鐵磁質(zhì)，鐵磁質(zhì)，磁性材料磁性材料(10-4)20 順磁質(zhì)表現(xiàn)為磁化后產(chǎn)生附加磁場(chǎng)與外加磁場(chǎng)順磁質(zhì)表現(xiàn)為

17、磁化后產(chǎn)生附加磁場(chǎng)與外加磁場(chǎng)方向一致，使介質(zhì)中磁場(chǎng)加強(qiáng)方向一致，使介質(zhì)中磁場(chǎng)加強(qiáng); 順磁性和抗磁性順磁性和抗磁性: : 分子電流及對(duì)應(yīng)的分子磁矩分子電流及對(duì)應(yīng)的分子磁矩; ; 鐵磁性材料鐵磁性材料: : 磁疇磁疇。( (自學(xué)內(nèi)容自學(xué)內(nèi)容) ) 抗磁質(zhì)磁化后形成附加磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反抗磁質(zhì)磁化后形成附加磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反,使介質(zhì)中磁場(chǎng)減弱使介質(zhì)中磁場(chǎng)減弱; 鐵磁質(zhì)同順磁質(zhì)近似，但介質(zhì)中的磁場(chǎng)大大加強(qiáng)鐵磁質(zhì)同順磁質(zhì)近似，但介質(zhì)中的磁場(chǎng)大大加強(qiáng). 上述表明上述表明不同物質(zhì)不同物質(zhì)放入磁場(chǎng)中后磁化程度不同放入磁場(chǎng)中后磁化程度不同,為什么呢？也就是為什么呢？也就是磁化的機(jī)理磁化的機(jī)理不同不同.(用鐵

18、屑顯示磁場(chǎng)線用鐵屑顯示磁場(chǎng)線) 去除外場(chǎng)有剩余磁場(chǎng)去除外場(chǎng)有剩余磁場(chǎng)-人工磁石人工磁石.21Smemes 3. 分子電流分子電流(也可稱為磁偶極子也可稱為磁偶極子)ISm電子的軌道運(yùn)動(dòng)電流電子的軌道運(yùn)動(dòng)電流:rveI 2 222evrrrevml 軌道磁矩軌道磁矩:電子軌道運(yùn)動(dòng)電子軌道運(yùn)動(dòng)(繞核繞核)的角動(dòng)量的角動(dòng)量:vrmLe 電子軌道磁矩與軌道角動(dòng)量的關(guān)系：電子軌道磁矩與軌道角動(dòng)量的關(guān)系：Lmemel2 電子自旋磁矩和自旋角動(dòng)量電子自旋磁矩和自旋角動(dòng)量 S 的關(guān)系：的關(guān)系：電子的磁矩電子的磁矩 (以氫原子為模型以氫原子為模型)# 當(dāng)安培提出分子電流假說(shuō)當(dāng)安培提出分子電流假說(shuō)(1822)時(shí)時(shí)

19、, 沒(méi)有任何微觀證據(jù)沒(méi)有任何微觀證據(jù). .22 原子核也有磁矩，但都小于電子磁矩的原子核也有磁矩，但都小于電子磁矩的千分之一。千分之一。 通常不必計(jì)入分子磁矩。通常不必計(jì)入分子磁矩。分子磁矩和分子電流分子磁矩和分子電流i分分S分分m分分分分等效等效 分子電流分子電流 i分分分子磁矩分子磁矩原子核磁矩原子核磁矩電子自旋磁矩電子自旋磁矩電子軌道磁矩電子軌道磁矩m neSim分分分分分分 原子核磁矩原子核磁矩 有的情況單獨(dú)考慮核磁矩，有的情況單獨(dú)考慮核磁矩， 如核磁共振如核磁共振技術(shù)。技術(shù)。無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)無(wú)外磁場(chǎng)時(shí): 順磁分子順磁分子m分分0, 大量分子平均為零大量分子平均為零 抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)m分分=0;

20、 23302rmBm ,)(neISm 的的磁磁矩矩即即磁磁偶偶極極子子分分子子電電流流ORneIP 分子電分子電流圈作為整體，受到的合力為零流圈作為整體，受到的合力為零;合力矩使分子的磁矩轉(zhuǎn)到磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向合力矩使分子的磁矩轉(zhuǎn)到磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)中， 這個(gè)分子這個(gè)分子(磁矩磁矩) 受到受到 力矩力矩0BmT 于是磁矩貢獻(xiàn)的磁場(chǎng)和外磁場(chǎng)疊加于是磁矩貢獻(xiàn)的磁場(chǎng)和外磁場(chǎng)疊加, 0B無(wú)外場(chǎng)時(shí)，弱磁性材料的分子無(wú)外場(chǎng)時(shí)，弱磁性材料的分子們們, 熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng), 總磁場(chǎng)效果總磁場(chǎng)效果?24磁場(chǎng)作用下，磁場(chǎng)作用下，4. 磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)的磁化 介質(zhì)磁性發(fā)生變化的現(xiàn)象介質(zhì)磁性發(fā)生變化的現(xiàn)象

21、 順磁質(zhì)磁化順磁質(zhì)磁化 順磁質(zhì)的分子有固有的分子磁矩順磁質(zhì)的分子有固有的分子磁矩 (主要是主要是電子軌道和自旋磁矩的貢獻(xiàn)電子軌道和自旋磁矩的貢獻(xiàn)), m分分 10-23Am200 B熱運(yùn)動(dòng)使熱運(yùn)動(dòng)使 完全完全混亂，不顯磁性?；靵y，不顯磁性。分分m00 B.,00顯顯現(xiàn)現(xiàn)磁磁性性方方向向排排列列趨趨于于使使分分BmB#1 順磁質(zhì)磁化后順磁質(zhì)磁化后, 造成的宏觀效果造成的宏觀效果:? 束縛電流出現(xiàn)束縛電流出現(xiàn)25 抗磁質(zhì)的磁化抗磁質(zhì)的磁化 抗磁質(zhì)的分子抗磁質(zhì)的分子所有電子的磁矩與原子核所有電子的磁矩與原子核磁矩矢量和為零磁矩矢量和為零, 即固有磁矩為即固有磁矩為 0。00 B不顯磁性不顯磁性，分分

22、 0 m0B分分m附加磁矩附加磁矩 0B顯示抗磁性顯示抗磁性#2. 為什么為什么 反平行呢？反平行呢？0Bm與與分分與與 反向反向26 以以的軌道的軌道運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)為例為例,第第 i 個(gè)電子個(gè)電子受到受到的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力矩力矩0BmTii 電子軌道電子軌道角動(dòng)量角動(dòng)量 增量增量iiiLtTL dd 電子旋進(jìn)電子旋進(jìn), 這種效應(yīng)在順磁質(zhì)中也有這種效應(yīng)在順磁質(zhì)中也有, 但但與分子固有磁矩的轉(zhuǎn)向效應(yīng)與分子固有磁矩的轉(zhuǎn)向效應(yīng)相比弱得多相比弱得多。i-e0BiMiLimim im。 0B反平行于反平行于#3. 分子所有磁矩的和分子所有磁矩的和 = 分子的感應(yīng)附加磁矩分子的感應(yīng)附加磁矩 分分m-等效于分運(yùn)動(dòng)等效

23、于分運(yùn)動(dòng)它引起的感應(yīng)磁矩它引起的感應(yīng)磁矩27 一般的動(dòng)物都是抗磁性的一般的動(dòng)物都是抗磁性的, 如果我們?cè)煲粋€(gè)螺線如果我們?cè)煲粋€(gè)螺線管管, 其磁場(chǎng)可以使一只小白鼠其磁場(chǎng)可以使一只小白鼠懸浮懸浮螺線管之上空螺線管之上空. 強(qiáng)強(qiáng)磁質(zhì)磁質(zhì)在無(wú)外場(chǎng)時(shí)在無(wú)外場(chǎng)時(shí), 顯示出磁性顯示出磁性, 成為永久磁鐵成為永久磁鐵.強(qiáng)烈的閃電強(qiáng)烈的閃電(#)在擊中某種礦石后在擊中某種礦石后, 可能制造出磁石可能制造出磁石. 當(dāng)引入的外磁場(chǎng)增強(qiáng)然后減弱到零當(dāng)引入的外磁場(chǎng)增強(qiáng)然后減弱到零, 鐵磁質(zhì)不會(huì)鐵磁質(zhì)不會(huì)完全失去磁化完全失去磁化, 而是保留著了磁場(chǎng)增強(qiáng)以后分子電流而是保留著了磁場(chǎng)增強(qiáng)以后分子電流同向排列的部分同向排列的部

24、分”記憶記憶”(磁滯磁滯). 鐵磁性材料的這種記憶鐵磁性材料的這種記憶 是錄音帶是錄音帶, 錄像帶和計(jì)算錄像帶和計(jì)算機(jī)磁盤(pán)等磁信息存儲(chǔ)的基礎(chǔ)機(jī)磁盤(pán)等磁信息存儲(chǔ)的基礎(chǔ). 鐵磁質(zhì)的磁化鐵磁質(zhì)的磁化(類似順磁質(zhì)類似順磁質(zhì), 磁化程度強(qiáng)烈得多磁化程度強(qiáng)烈得多)#5. 磁介質(zhì)磁化后形成的面束縛電流，與傳導(dǎo)電流不同磁介質(zhì)磁化后形成的面束縛電流，與傳導(dǎo)電流不同關(guān)閉螺線管電源關(guān)閉螺線管電源, 發(fā)生什么發(fā)生什么?#4. 均勻抗磁介質(zhì)磁化后形成的宏觀效果均勻抗磁介質(zhì)磁化后形成的宏觀效果: 面束縛電流面束縛電流28 21.2 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量單位體積內(nèi)所有分子的總磁矩的矢量和定義為單位體積內(nèi)所有分子的總磁矩

25、的矢量和定義為磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度, ,用用 表示表示: : MVmMiV 0lim1. 磁場(chǎng)對(duì)磁介質(zhì)的影響磁場(chǎng)對(duì)磁介質(zhì)的影響: 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量宏觀測(cè)量到的是大量分子磁矩的統(tǒng)計(jì)平均值宏觀測(cè)量到的是大量分子磁矩的統(tǒng)計(jì)平均值. .物質(zhì)被磁化后物質(zhì)被磁化后, 抗磁介質(zhì)分子具有附加磁矩抗磁介質(zhì)分子具有附加磁矩分分m分子總磁矩統(tǒng)一表示分子總磁矩統(tǒng)一表示:分分分分mmm # 磁場(chǎng)有磁介質(zhì)(弱(順, 抗),強(qiáng)), 也有導(dǎo)體(電的超導(dǎo)體)29這里這里 V0是指宏觀上足夠小是指宏觀上足夠小, 微觀上足夠大微觀上足夠大。量量和和內(nèi)內(nèi)所所有有分分子子總總磁磁矩矩的的矢矢小小體體積積 Vmii :M 的單位是的

26、單位是 安安/ /米米 、A/m.A/m.宏觀點(diǎn)函數(shù)宏觀點(diǎn)函數(shù),VmMiV 0lim 21.2 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量單位體積內(nèi)所有分子的總磁矩的矢量和定義為單位體積內(nèi)所有分子的總磁矩的矢量和定義為磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度, ,用用 表示表示: : M1. 磁場(chǎng)對(duì)磁介質(zhì)的影響磁場(chǎng)對(duì)磁介質(zhì)的影響: 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量宏觀測(cè)量到的是大量分子磁矩的統(tǒng)計(jì)平均值宏觀測(cè)量到的是大量分子磁矩的統(tǒng)計(jì)平均值. .#6. 磁化強(qiáng)度矢量的量綱是磁化強(qiáng)度矢量的量綱是? 與誰(shuí)的相同與誰(shuí)的相同, B？30 磁介質(zhì)的磁化率磁介質(zhì)的磁化率 只由磁介質(zhì)性質(zhì)決定只由磁介質(zhì)性質(zhì)決定的一個(gè)純數(shù)。對(duì)均勻弱磁介質(zhì)的一個(gè)純數(shù)。對(duì)均勻弱磁介

27、質(zhì), ,它是一個(gè)常量它是一個(gè)常量; ; 若磁介質(zhì)是不均勻的若磁介質(zhì)是不均勻的, ,它是空間位置的函數(shù)。它是空間位置的函數(shù)。m 001mrrrMBB 2.2.均勻各向同性均勻各向同性 弱磁介質(zhì)弱磁介質(zhì)外磁場(chǎng)不為零外磁場(chǎng)不為零, ,順磁質(zhì)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)同向同向、0BM反反向向、0BM順磁質(zhì)順磁質(zhì)和和抗磁質(zhì)抗磁質(zhì) 外磁場(chǎng)為零外磁場(chǎng)為零, 磁化強(qiáng)度為零磁化強(qiáng)度為零.BM 鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì), 即強(qiáng)磁質(zhì)即強(qiáng)磁質(zhì):M和和B呈非線性關(guān)系呈非線性關(guān)系不是單值對(duì)應(yīng)關(guān)系不是單值對(duì)應(yīng)關(guān)系,(弱磁質(zhì)弱磁質(zhì)):31 載流直螺線管內(nèi)均勻介質(zhì)載流直螺線管內(nèi)均勻介質(zhì): :內(nèi)部分子電流相互抵消內(nèi)部分子電流相互抵消, ,0Bim3

28、. 磁化電流磁化電流而在介質(zhì)表面，各分子電流相互疊加，而在介質(zhì)表面，各分子電流相互疊加，表面出現(xiàn)一層電流，表面出現(xiàn)一層電流，面電流（或安培表面電流）。面電流（或安培表面電流）。好象一個(gè)載流螺線管，好象一個(gè)載流螺線管，在磁化圓柱的在磁化圓柱的稱為磁化稱為磁化-從特殊到一般的物理學(xué)習(xí)方法從特殊到一般的物理學(xué)習(xí)方法32ljIss nsieSIm VmMiV 0limSleSIns 介質(zhì)表面介質(zhì)表面 沿沿 M 方向方向單位長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度(#)(#)上的磁化上的磁化電流為電流為j js s( (面磁化電流密度面磁化電流密度) )，M這段介質(zhì)均勻磁化的宏觀效果這段介質(zhì)均勻磁化的宏觀效果:nsej SjjM

29、則長(zhǎng)為則長(zhǎng)為l 的一段介質(zhì)上的一段介質(zhì)上的磁化電流強(qiáng)度的磁化電流強(qiáng)度:ne普遍成立普遍成立n若若考考慮慮表表面面面面元元外外法法向向 jMn#6中心挖小柱中心挖小柱?33從圓柱對(duì)稱性的介質(zhì)和場(chǎng)分布的特殊情況下從圓柱對(duì)稱性的介質(zhì)和場(chǎng)分布的特殊情況下, 出發(fā)出發(fā)-# 傳導(dǎo)電流傳導(dǎo)電流-磁場(chǎng)磁場(chǎng), 磁化電流磁化電流-磁化強(qiáng)度矢量場(chǎng)磁化強(qiáng)度矢量場(chǎng), 環(huán)流環(huán)流? 取一長(zhǎng)方形閉合回路取一長(zhǎng)方形閉合回路ABCD，AB邊在磁介質(zhì)邊在磁介質(zhì)內(nèi)部?jī)?nèi)部, 平行與柱體軸線平行與柱體軸線, 長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為l, BC、AD兩邊垂直兩邊垂直于柱面于柱面: LlMd BAnnSeldejssIlj BAlMd4. 磁化強(qiáng)度矢量

30、的環(huán)路積分磁化強(qiáng)度矢量的環(huán)路積分= IMneDCABl推廣的結(jié)論推廣的結(jié)論: : 磁化強(qiáng)度對(duì)磁化強(qiáng)度對(duì)任意任意閉合回路的線積分閉合回路的線積分等于回路所包圍的面積內(nèi)凈穿出的磁化電流代數(shù)和。等于回路所包圍的面積內(nèi)凈穿出的磁化電流代數(shù)和。34 SLSBIlB）（）（真空真空內(nèi)內(nèi)20d1d0 磁場(chǎng)使磁介質(zhì)磁化磁場(chǎng)使磁介質(zhì)磁化, 在磁介質(zhì)存在的空間激發(fā)在磁介質(zhì)存在的空間激發(fā)出出(分子電流的宏觀效應(yīng)分子電流的宏觀效應(yīng))磁化電流磁化電流: 21.3 磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理 任何電流元任何電流元(傳導(dǎo)電流傳導(dǎo)電流 或或 磁化電流磁化電流)都激發(fā)磁場(chǎng)都激發(fā)磁場(chǎng), 可以按照畢可以按

31、照畢-薩定律研究?jī)深愒慈獙?duì)磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)薩定律研究?jī)深愒慈獙?duì)磁場(chǎng)的貢獻(xiàn); #7 考慮了所有激發(fā)磁場(chǎng)的源考慮了所有激發(fā)磁場(chǎng)的源 后后, 任何磁介質(zhì)等價(jià)于真空任何磁介質(zhì)等價(jià)于真空. dIlM(1)式需要修改以方便應(yīng)用于磁介質(zhì)存在的空間。式需要修改以方便應(yīng)用于磁介質(zhì)存在的空間。35設(shè)：設(shè)：I0 傳導(dǎo)電流，傳導(dǎo)電流，I 磁化電流磁化電流)(d00內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)IIlBL LlMId000 內(nèi)內(nèi)磁磁介介質(zhì)質(zhì)LI0I 1. H 的環(huán)路定理的環(huán)路定理內(nèi)內(nèi)000ddIlMlBLL 內(nèi)內(nèi)00d)(IlMBL 令令磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度得：得： LIlH內(nèi)內(nèi)0d36內(nèi)內(nèi)00d)(IlMBL MBH 0 令令 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度得：得： LIlH內(nèi)內(nèi)0d 的環(huán)路定理的環(huán)路定理H 定理表明：磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量的環(huán)流和傳導(dǎo)電流定理表明：磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量的環(huán)流和傳導(dǎo)電流 I0 有關(guān)有關(guān), 而在形式上與磁介質(zhì)的磁性無(wú)關(guān)。而在形式上與磁介質(zhì)的磁性無(wú)關(guān)。 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理：磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理：磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合路徑的線積分等于穿過(guò)該路徑的所有傳導(dǎo)電流的閉合路徑的線積分等于穿過(guò)該路徑的所有傳導(dǎo)電流的代數(shù)和，代數(shù)和，而與磁化電流無(wú)關(guān)。而與磁化電流無(wú)關(guān)。#8 一個(gè)新矢量場(chǎng)一個(gè)新矢量場(chǎng)? 有無(wú)磁介質(zhì)有無(wú)磁介質(zhì), 總可以用它來(lái)研究磁場(chǎng)總可以用它來(lái)研究磁場(chǎng)任意形狀的環(huán)路都成立任意形狀的環(huán)路都成立.37