ch16-有磁介質存在時的磁場課件

2.磁場強度及磁介質中的安培環(huán)路定理；第16章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)：2－91一、磁介質磁介質的磁化：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?！?2-1磁介質磁化強度實驗研究：IB0IB2磁介質：磁化了的物質也會產(chǎn)生附加磁場，對原磁場產(chǎn)生影響。這種影響原磁場的物質稱為磁介質。介質中磁化產(chǎn)生的附加磁場磁介質中的磁場真空中的磁場即：相對磁導率r3磁介質分類弱磁性物質強磁性物質（鐵磁質）順磁質（與同向）r>1，增強原磁場逆磁質（與反向）r<1，削弱原磁場

（與同向，且遠大于r>>1，大大增強原磁場5二、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=9.2710-24J/T

電子自旋pm=9.2710-24J/T

原子核自旋pm<<9.2710-24J/T簡單模型估算原子內電子軌道運動的磁矩：rPmv電子軌道運動周期電流磁矩角動量62.等效分子磁矩分子對外界產(chǎn)生的磁效應的總和用一個等效圓電流來代替，這個等效圓電流稱為分子電流。其磁矩用表示。軌道磁矩上式對一個原子內所有電子的總軌道磁矩和總角動量也成立。量子力學理論給出同樣的結果，但角動量和總磁矩是量子化的。順磁質：逆磁質：7逆磁質產(chǎn)生附加磁場的經(jīng)典解釋：進動OzpmLpmpmLpm94.順磁質和逆磁質的區(qū)別逆磁質:分子磁矩為零,附加磁矩是抗磁質產(chǎn)生磁效應的唯一原因.附加磁場與外磁場相反.順磁質:分子磁矩>>附加磁矩,分子磁矩是產(chǎn)生磁效應的主要原因.為什么順磁質在無外磁場時不顯磁性？思考題：10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(chǎn)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：A·m-1三、磁化強度矢量11

分子電流因磁化而呈現(xiàn)出宏觀電流，稱為磁化電流。這個電流不伴隨任何帶電粒子的宏觀位移，所以,又稱為束縛電流。對于各向同性均勻介質，均勻磁化時，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132.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143.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15用安培環(huán)路定理求由代入求由求由求二、有磁介質時的磁場各量計算磁感強度磁化強度磁場強度區(qū)分三個概念：17例題：在均勻密繞的螺繞環(huán)內充滿均勻的順磁質，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。18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。19§12-3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。21特點：1.起始磁化曲線非線性（H～B）r隨H變化實驗測量：HBOB～Hr～H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，磁通計測量B得到試樣的H～B曲線。r22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。鐵磁質的初始磁化、消磁、反向磁化過程構成一圖所示的閉合曲線，稱為磁滯回線。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磁滯回線各過程示意23存在居里點原因:鐵磁質中的自發(fā)磁化區(qū)域磁疇受到劇烈的分子熱運動的破壞，磁疇被瓦解,鐵磁質的特性消失,過渡到順磁質.不同的鐵磁質居里溫度亦不同.

鐵磁質的磁滯及剩磁原因: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。25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26思考題：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。中子沒有電荷，但有磁矩。根據(jù)經(jīng)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(jīng)典電磁學已經(jīng)不成立？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？27四、磁屏蔽原理在磁場中兩種磁介質的交界面的兩側，由于相對磁導率不同，磁化強度也不同，因而界面兩側的磁場也不同。由安培環(huán)路定理和磁場高斯定理得到磁場的邊界條件：由上式得12B1B2B2tB2nB1nB1t29