大學物理2012.16

1、磁介質：能夠影響磁場的物質。磁介質：能夠影響磁場的物質。一、磁介質的磁化一、磁介質的磁化 . . . . . . 0I 0BB0磁化磁化面電流面電流密度（單位長度上的電流）密度（單位長度上的電流）j. . . .+磁化面電流磁化面電流l.0I0BIjB將介質放入通電螺線管中將介質放入通電螺線管中B0BB傳導電流的磁場（外磁場）傳導電流的磁場（外磁場）介質中的合磁場介質中的合磁場介質磁化所產生的介質磁化所產生的附加磁場附加磁場0I . . . . . . 0BB BBBB0實驗證明實驗證明:均勻磁介質被磁化后，介質內磁場和外磁均勻磁介質被磁化后，介質內磁場和外磁場有下列數(shù)量關系場有下列數(shù)量關系0

2、BBr 為磁介質的相對磁導率，由介質為磁介質的相對磁導率，由介質種類種類和和狀狀態(tài)態(tài)決定。決定。介質中的磁場介質中的磁場外磁場外磁場附加磁場附加磁場介質磁導率：介質磁導率：r0N.A-2r，11反向反向B0B 與與 B0Brr，B0Br 1，B0B與與同向同向，0BBr 磁介質的相對磁導率：磁介質的相對磁導率：分子附加磁矩：分子附加磁矩：有外磁場作用時，電子在磁場作用下有外磁場作用時，電子在磁場作用下會發(fā)生會發(fā)生進動進動而產生附加磁矩而產生附加磁矩pm ，附加磁矩附加磁矩總是與外總是與外磁場磁場反向反向。LB0在外磁場作用下在外磁場作用下電子軌道的進動電子軌道的進動電子軌道平面電子軌道平面 從

3、宏觀上看，抗磁質的附加磁場和外磁場相反。從宏觀上看，抗磁質的附加磁場和外磁場相反。所以抗磁質磁化結果使介質內部的磁場削弱。所以抗磁質磁化結果使介質內部的磁場削弱。 即：即： 抗磁質分子的抗磁質分子的固有磁矩為零固有磁矩為零（分子中各電子的（分子中各電子的磁效應相互抵消）；在外電場作用下磁效應相互抵消）；在外電場作用下電子附加磁矩電子附加磁矩的產生是抗磁質磁化的唯一原因。而附加磁矩總是的產生是抗磁質磁化的唯一原因。而附加磁矩總是與外磁場與外磁場反向反向。0BB如鉍、汞、銅、氫。如鉍、汞、銅、氫。 rr1BB 磁化電流的磁場與傳導電流的磁磁化電流的磁場與傳導電流的磁場一樣，場一樣，也是無源場，所以

4、有：也是無源場，所以有：0SSdB四、有磁介質時的高斯定理四、有磁介質時的高斯定理五、有磁介質時的安培環(huán)路定理五、有磁介質時的安培環(huán)路定理真空中真空中iIl dB00磁介質中磁介質中0BBrirIldB0irIldB0即定義：定義： 磁場強度磁場強度安培環(huán)路定理：安培環(huán)路定理：ilIldH傳導電流傳導電流傳導電流傳導電流BBHr0rBB0 . I 0BB2、磁場強度磁場強度 H定義定義H0B真空中真空中BBr0介質中介質中HBr0HB或無限長直電流的磁場無限長直電流的磁場圓電流中心的磁場圓電流中心的磁場長螺線管電流中部的磁場長螺線管電流中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場aI

5、H 2 RIH2 nIH nIH aIB 2 RIB2 nIB3、無限大均勻磁介質中磁場的畢、無限大均勻磁介質中磁場的畢-薩定律薩定律204rrlIdBdllrrlIdBdB204nIB 0Il dHL0 l dEL 0qSdDS0 SdBSrDDE0HHBr0EBDH 例例1：環(huán)行載流螺線管環(huán)行載流螺線管1 R已知：已知：I n 2R分析對稱性分析對稱性磁力線分布如磁力線分布如圖圖作積分回路如圖作積分回路如圖方向方向右手螺旋右手螺旋rR1R2.+.I.導線單位長度匝數(shù)導線單位長度匝數(shù)n. 計算環(huán)流計算環(huán)流利用安培環(huán)路定理求利用安培環(huán)路定理求HrHHdll dH2NIldH外內02nIrNIH

6、nIHBrNn2rR1R2.+. 一根很長的同軸電纜一根很長的同軸電纜 , 由由一導體圓柱一導體圓柱(半徑為半徑為R1)和一和一同軸的導體管同軸的導體管(內、外半徑內、外半徑分別為分別為R2、R3)構成構成 , 使用時使用時, 電流電流I從一導體流出去從一導體流出去 , 從另從另一導體流回一導體流回. 設電流都是均設電流都是均勻地分布在導體橫截面上勻地分布在導體橫截面上 ,柱與管之間充滿磁導率為柱與管之間充滿磁導率為磁介質。磁介質。例例11-2 求求: 空間各點處磁感應強度空間各點處磁感應強度 的分布。的分布。I1R2R3RII解解: 根據根據 安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理liiIl dH222R

7、rIrHl dHL212 RIrH1） rR1IrHl dHL2rIH22)R1 rR221002 RIrHBrIHB21R2R3Rrr II3)22232232RRrRrIHR2 rR34)0III00BH222Rr 2223RRI2223223RRrRI)()(2222322300RRrRrIHB1R2R3Rrr0510 1520A測量測量H測量測量B 的探頭的探頭（霍爾元件）（霍爾元件）電阻電阻換換向向開開關關電流表電流表螺繞環(huán)螺繞環(huán)鐵環(huán)鐵環(huán)狹縫狹縫鐵磁質鐵磁質鐵、鈷、鎳、鏑等物質鐵、鈷、鎳、鏑等物質測量磁滯回線的實驗裝置測量磁滯回線的實驗裝置05 10 1520ANR=2HI 從磁強計

8、中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .05 10 1520ANR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H BHo.a05 10 1520ANR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .BHbo.a05 10 1520ANR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .BHboc.a05 10 1520ANR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B

9、 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .BHbo初始磁化曲線初始磁化曲線c.sB05 10 1520ANR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .BHsBabcosBsBsH05 10 1520AsNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .rB.BHabcdo05 10 1520AsNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .rB.BHabcdoBr05 10 1520A

10、sNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .crB.BHabcdeo05 10 1520AsNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .crB.BHcHabcdeo05 10 1520ANR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .crsB.BHcHabcdefosBrBsB05 10 1520AcsrNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由

11、式可得到可得到H .crB.BHcHabcdefgosBrB05 10 1520AcsrNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .crB.BHcHabcdefgosBrB磁磁 滯滯 回回 線線05 10 1520AcsrNR=2HI 從磁強計中可以從磁強計中可以測得測得B 根據電流的測量根據電流的測量再由式再由式可得到可得到H .crB.BH磁磁 滯滯 回回 線線cHabcdefgo磁滯現(xiàn)象：磁滯現(xiàn)象：H 滯后于滯后于 B 的變化的變化sBrB 鐵磁性的起因鐵磁性的起因磁疇的大小、形狀不一，大致說來，每個磁疇約含磁疇的大小、

12、形狀不一，大致說來，每個磁疇約含 個原子。每個磁疇都有一定的磁矩，由個原子。每個磁疇都有一定的磁矩，由電子自電子自旋磁矩自發(fā)取向一致產生，與電子的軌道運動無關旋磁矩自發(fā)取向一致產生，與電子的軌道運動無關。1510鐵磁質內存在許多鐵磁質內存在許多自發(fā)磁化自發(fā)磁化的小區(qū)域，稱為的小區(qū)域，稱為磁疇磁疇。居里點居里點 實驗發(fā)現(xiàn)，當溫度升高到一定程度時，實驗發(fā)現(xiàn)，當溫度升高到一定程度時，鐵磁物質轉化為順磁質，并把開始轉化的這一溫鐵磁物質轉化為順磁質，并把開始轉化的這一溫度稱為居里點。例如，鐵的居里點是度稱為居里點。例如，鐵的居里點是1043K。鐵磁性的微觀機制鐵磁性的微觀機制 2. 高高 值值 有很大的

13、磁導率。放入線圈中時可以有很大的磁導率。放入線圈中時可以 使磁場增強使磁場增強3.磁滯磁滯 有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。倍。倍。1010241. 非線性非線性 B 和和H 不是線性關系。不是線性關系。磁導率磁導率 不是一個常量，它的值不僅決定于原線圈中不是一個常量，它的值不僅決定于原線圈中的電流，還決定于鐵磁質樣品磁化的歷史。的電流，還決定于鐵磁質樣品磁化的歷史。 HB 不成立不成立BHH B特點：磁導率大，矯頑力小，特點：磁導率大，矯頑力小， 磁滯回線窄。磁滯回線窄。特點：剩余磁感應強度大，接近特點：剩余磁感應強度大，接近 飽和磁感應強度，矯頑力飽和磁感應強度，矯頑力 小，磁滯回線接近于矩形。小