2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)

磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)

磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)

上章我們學(xué)習(xí)了真空中穩(wěn)恒電流激發(fā)的磁場(chǎng)及其規(guī)律。當(dāng)空間有介質(zhì)存在時(shí)，磁場(chǎng)將與介質(zhì)發(fā)生相互作用，本章簡(jiǎn)要介紹磁介質(zhì)的性質(zhì)、磁性的起源、以及磁介質(zhì)與磁場(chǎng)的相互作用。磁介質(zhì)——磁場(chǎng)中的介質(zhì)。既可是導(dǎo)體、也可是絕緣體。一、磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)

靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)因極化而產(chǎn)生極化電荷和附加場(chǎng)，且在介質(zhì)內(nèi)，附加場(chǎng)總是削弱原場(chǎng)的。NSBoB’BBo——外場(chǎng)B’——附加場(chǎng)B——磁介質(zhì)中的場(chǎng)§11.1磁介質(zhì)磁化強(qiáng)度

類似電介質(zhì)的討論，從物質(zhì)電結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明磁性的起源。

與此類似，靜磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)因磁化而產(chǎn)生磁化電流和附加磁場(chǎng)，但附加磁場(chǎng)并不總是削弱原磁場(chǎng)。磁介質(zhì)內(nèi)的總場(chǎng)為原場(chǎng)與附加磁場(chǎng)的矢量和。一、磁介質(zhì)的分類§12.1磁介質(zhì)順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化磁介質(zhì)——能與磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用的物質(zhì)磁化——磁介質(zhì)在磁場(chǎng)作用下所發(fā)生的變化（1）順磁質(zhì)（3）鐵磁質(zhì)（2）抗磁質(zhì)（4）超導(dǎo)體附加磁場(chǎng)磁導(dǎo)率——描述不同磁介質(zhì)磁化后對(duì)原外磁場(chǎng)的影響1磁介質(zhì)——磁場(chǎng)中一切物質(zhì)的統(tǒng)稱。2

磁介質(zhì)的分類順磁質(zhì)：B’與B0同向，μr≥1，B≥B0。如鋁、錳、鉻等?？勾刨|(zhì)：B’與B0反向，μr≤1，B≤B0。如金、銀、銅等。鐵磁質(zhì)：B’與B0同向，μr>>1，B>>B0。如鋼、鐵、鈷、鎳等。順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁性很弱，統(tǒng)稱弱磁質(zhì)；鐵磁質(zhì)的磁性很強(qiáng)，且具有非線性性和磁滯特性。NS二、磁介質(zhì)及其分類BoB’BBo——外場(chǎng)B’——附加場(chǎng)B——磁介質(zhì)中的場(chǎng)根據(jù)的大小和方向可將磁介質(zhì)分為四大類（1）順磁質(zhì)（2）抗磁質(zhì)（4）超導(dǎo)體（3）鐵磁質(zhì)二.順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)的磁化分子磁矩軌道磁矩自旋磁矩——電子繞核的軌道運(yùn)動(dòng)——電子本身自旋等效于圓電流——分子電流1、順磁質(zhì)及其磁化分子的固有磁矩不為零無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，分子磁矩取向各不相同,整個(gè)介質(zhì)不顯磁性。分子磁矩

有外磁場(chǎng)時(shí)，分子磁矩要受到一個(gè)力矩的作用，使分子磁矩轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)的方向。

分子磁矩產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和外磁場(chǎng)方向一致，順磁質(zhì)磁化結(jié)果，使介質(zhì)內(nèi)部磁場(chǎng)增強(qiáng)。2.抗磁質(zhì)及其磁化分子的固有磁矩為零在外磁場(chǎng)中，抗磁質(zhì)分子會(huì)產(chǎn)生附加磁矩電子繞核的軌道運(yùn)動(dòng)電子本身自旋外磁場(chǎng)場(chǎng)作用下產(chǎn)生附加磁矩抗磁：

電子的附加磁矩總是削弱外磁場(chǎng)的作用?？勾判允且磺写沤橘|(zhì)共同具有的特性?？偱c外磁場(chǎng)方向反向

任何物質(zhì)皆由原子或分子構(gòu)成。原子（分子）中的電子同時(shí)參與兩種運(yùn)動(dòng)：自旋及繞核的軌道運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)有軌道磁矩和自旋磁矩。3.Ampere分子電流假說(shuō)分子磁矩在外磁場(chǎng)中的行為決定了磁介質(zhì)的特性。分子電流——分子中所有電子對(duì)外產(chǎn)生的磁效應(yīng)的總和可用一等效的分子電流的磁效應(yīng)來(lái)表示分子磁矩——分子固有磁矩pm，描述分子電流的磁效應(yīng)。分子磁矩的方向與電子運(yùn)動(dòng)的角速度方向相反。pmi電子軌道運(yùn)動(dòng)周期等效圓電流為分子軌道磁矩注意：分子磁矩應(yīng)是分子中所有電子軌道和自旋磁矩的矢量和。分子磁矩在外磁場(chǎng)中受到磁力矩作用，使它向磁場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)。4、順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化機(jī)理

順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化可用Ampere分子電流假說(shuō)解釋，而鐵磁質(zhì)的磁化很復(fù)雜，后面我們將用磁疇的概念解釋。順磁質(zhì)的磁化機(jī)理——順磁性順磁質(zhì)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：在無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)，順磁質(zhì)中的每個(gè)分子雖然具有磁矩pm≠0，但由于分子熱運(yùn)動(dòng)而使其取向無(wú)規(guī)則，物質(zhì)分子的總分子磁矩Pm=

pm=0，物質(zhì)對(duì)外不顯磁性。有外磁場(chǎng)時(shí)，各分子磁矩在外磁場(chǎng)力矩的作用下，向外場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)取向，物質(zhì)分子的總分子磁矩Pm=

pm≠0，從而產(chǎn)生附加磁場(chǎng)B’。Pm和B’與B0同向——順磁性。無(wú)外場(chǎng)Bo時(shí)，分子的磁矩排列雜亂無(wú)章，介質(zhì)內(nèi)分子磁矩的矢量和Pm=

pm=0Bo有外場(chǎng)Bo時(shí)，分子磁矩沿外場(chǎng)轉(zhuǎn)向，分子磁矩的矢量和Pm=

pm≠0順磁質(zhì)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：Pm和B’與B0同向——順磁性。對(duì)各向同性（均勻）磁介質(zhì)，從導(dǎo)體橫截面看，導(dǎo)體內(nèi)部分子電流兩兩反向，相互抵消。導(dǎo)體邊緣分子電流同向。等效對(duì)各向同性（均勻）磁介質(zhì)，分子電流可等效成磁介質(zhì)表面的磁化電流