ch16-有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場課件

2.磁場強(qiáng)度及磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理；第16章有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場3.鐵磁質(zhì)的主要特性及其應(yīng)用。1.磁介質(zhì)磁化及其微觀本質(zhì)；主要內(nèi)容教學(xué)要求1.了解磁介質(zhì)的磁化及其微觀解釋;3.了解鐵磁質(zhì)的一些重要特性及應(yīng)用.2.理解磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理的意義;作業(yè)：2－91一、磁介質(zhì)磁介質(zhì)的磁化：磁介質(zhì)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(zhì)的作用?！?2-1磁介質(zhì)磁化強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)研究：IB0IB2磁介質(zhì)：磁化了的物質(zhì)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(zhì)稱為磁介質(zhì)。介質(zhì)中磁化產(chǎn)生的附加磁場磁介質(zhì)中的磁場真空中的磁場即：相對磁導(dǎo)率r3磁介質(zhì)分類弱磁性物質(zhì)強(qiáng)磁性物質(zhì)（鐵磁質(zhì)）順磁質(zhì)（與同向）r>1，增強(qiáng)原磁場逆磁質(zhì)（與反向）r<1，削弱原磁場

（與同向，且遠(yuǎn)大于r>>1，大大增強(qiáng)原磁場5二、磁介質(zhì)的磁化1.微觀解釋（以氧原子為例）電子繞核的軌道運(yùn)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(nèi)電子軌道運(yùn)動的磁矩：rPmv電子軌道運(yùn)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(yīng)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(nèi)所有電子的總軌道磁矩和總角動量也成立。量子力學(xué)理論給出同樣的結(jié)果，但角動量和總磁矩是量子化的。順磁質(zhì)：逆磁質(zhì)：7逆磁質(zhì)產(chǎn)生附加磁場的經(jīng)典解釋：進(jìn)動OzpmLpmpmLpm94.順磁質(zhì)和逆磁質(zhì)的區(qū)別逆磁質(zhì):分子磁矩為零,附加磁矩是抗磁質(zhì)產(chǎn)生磁效應(yīng)的唯一原因.附加磁場與外磁場相反.順磁質(zhì):分子磁矩>>附加磁矩,分子磁矩是產(chǎn)生磁效應(yīng)的主要原因.為什么順磁質(zhì)在無外磁場時(shí)不顯磁性？思考題：10介質(zhì)的磁化實(shí)質(zhì)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(zhì)磁化程度的物理量，磁化強(qiáng)度矢量均勻磁化：非均勻磁化：單位：A·m-1三、磁化強(qiáng)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(zhì)，均勻磁化時(shí)，內(nèi)部的分子電流相互抵消，而在介質(zhì)表面各分子電流相互疊加。類比：電介質(zhì)的極化過程質(zhì)極化電荷束縛電荷E微觀上宏觀上132.磁化電流與磁化強(qiáng)度關(guān)系上式表明：面磁化電流密度等于磁化強(qiáng)度沿介質(zhì)表面的切向分量引入輔助矢量－磁場強(qiáng)度注意:H,B不是原來的外場143.磁場強(qiáng)度與磁感強(qiáng)度的關(guān)系各向同性介質(zhì)，實(shí)驗(yàn)證明代入磁場強(qiáng)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(zhì)時(shí)的磁場各量計(jì)算磁感強(qiáng)度磁化強(qiáng)度磁場強(qiáng)度區(qū)分三個概念：17例題：在均勻密繞的螺繞環(huán)內(nèi)充滿均勻的順磁質(zhì)，已知螺繞環(huán)中的傳導(dǎo)電流為I，單位長度內(nèi)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(zhì)的相對磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率分別為r和，求環(huán)內(nèi)的和。r解：分析對稱性，在環(huán)內(nèi)任取一點(diǎn)，作同向圓，應(yīng)用安培環(huán)路定理方向?yàn)閳A環(huán)的切線方向。18環(huán)內(nèi)無磁介質(zhì)時(shí)上式說明環(huán)內(nèi)充滿均勻磁介質(zhì)后，環(huán)內(nèi)的磁感強(qiáng)度改變到環(huán)內(nèi)是真空時(shí)的r倍。上式可作為磁介質(zhì)相對磁導(dǎo)率的定義，實(shí)驗(yàn)中利用這個定義式測定r值。19§12-3鐵磁質(zhì)一、鐵磁質(zhì)的特性相對磁導(dǎo)率比較大，且隨磁場強(qiáng)弱發(fā)生變化；有明顯的磁滯效應(yīng)；鐵磁質(zhì)磁化存在一居里點(diǎn)。21特點(diǎn)：1.起始磁化曲線非線性（H～B）r隨H變化實(shí)驗(yàn)測量：HBOB～Hr～H通常把鐵磁質(zhì)試樣做成環(huán)狀，外面繞上若干線圈電流計(jì)測量I，磁通計(jì)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(zhì)的初始磁化、消磁、反向磁化過程構(gòu)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(diǎn)原因:鐵磁質(zhì)中的自發(fā)磁化區(qū)域磁疇受到劇烈的分子熱運(yùn)動的破壞，磁疇被瓦解,鐵磁質(zhì)的特性消失,過渡到順磁質(zhì).不同的鐵磁質(zhì)居里溫度亦不同.

鐵磁質(zhì)的磁滯及剩磁原因:用于磁疇的轉(zhuǎn)向需要克服阻力（來自磁疇間的摩擦），因此當(dāng)外磁場減弱或消失時(shí)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(dāng)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(zhì)仍能保留磁性。25不同鐵磁性物質(zhì)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(zhì)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(zhǔn)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(xué)，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(xué)已經(jīng)不成立？把一枚鐵釘放在靠近強(qiáng)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(zhì)的交界面的兩側(cè)，由于相對磁導(dǎo)率不同，磁化強(qiáng)度也不同，因而界面兩側(cè)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