《磁介质磁化强度》PPT课件

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1、大学物理学电子教案长江大学教学课件磁介质7-9-1磁介质、磁化强度7-9-2磁介质中的安培环路定理磁场强度7-9-3铁磁质讨论磁场和磁介质的相互作用：磁介质的三种类型：顺磁质、抗磁质、铁磁质磁介质对磁场的影响磁场强度、磁化强度及其规律铁磁质的特性磁场中的磁介质运动电荷磁铁电流电流运动电荷磁铁磁场7-9-1磁介质磁化强度一、磁介质1、什么是磁介质能够磁化的物质称作磁介质。2、磁介质的磁化B'的方向，随磁介质的不同而不同。介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度3、磁介质的分类标准——B'与B0方

2、向顺磁质B'与B0同向，B>B0，如氧、铝、钨、铂、铬等抗磁质B'与B0反向，BB0，B>>B0，如铁、钴、镍等。顺磁质和抗磁质又称为弱磁质。在物质的分子中电子绕原子核作轨道运动——轨道磁矩；电子有自旋——自旋磁矩。分子内所有电子的全部磁矩的矢量和，称为分子的固有磁矩——分子磁矩。分子磁矩可以用一个等效的圆电流来表示。二、磁介质的磁化1、分子电流和分子磁矩2、顺磁质磁化机理——来自分子的固有磁矩无外磁场：分子的无规则热运动分子磁矩取向混乱物质并不显磁性

3、——未磁化状态加外磁场：分子固有磁矩受外磁场的作用分子磁矩沿外磁场方向排列产生附加的磁场无外磁场顺磁质的磁化分子圆电流和磁矩有外磁场3、抗磁质磁化机理——附加轨道磁距无外磁场：分子中每个的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和不为零，但分子的固有磁矩等于零，所以不显磁性。加外磁场：分子中电子的轨道运动将受到影响——引起与外磁场的方向相反的附加的轨道磁矩——磁感应强度比外磁场强度要略小一点。同向时反向时无外磁场时抗磁质分子磁矩为零抗磁质内磁场抗磁质的磁化三、磁化强度1、引入：用单位体积内的分子磁矩的矢量和来描述磁介质磁化的程

4、度。2、定义：磁介质中单位体积内的合磁矩的矢量和，称为磁化强度。3、单位：安培/米(A/m-1)4、说明：磁化强度是描述磁介质的宏观量与介质特性、温度与统计规律有关则磁介质产生附加磁场磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线(含磁介质的磁高斯定理)对于任意闭合曲面S四、有磁介质时的磁高斯定理7-9-2磁介质中的安培环路定理磁场强度一、磁介质中的安培环路定律1、问题：长直螺线管管中充满磁化强度为M的各向同性的均匀磁介质线圈中的电流为I计算螺线管内磁介质中的磁感应强度。取闭合回路ABCDA分布电流传导电流2

5、、分布电流（磁化电流）r圆电流①——没有贡献，在闭合路径之外圆电流②——有贡献圆电流③——无贡献，流出流入代数和为0只有分子圆电流中心距直线AB的距离小于r的分子圆电流才对IS有贡献。++++++++++++DCAB3、磁介质中的安培环路定律磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任何闭合回路的线积分，等于通过该回路所包围的传导电流的代数和。磁场强度4、说明磁场强度是一个辅助物理量。磁场强度单位：A·m-1磁场强度的环流只与穿过闭合回路的传导电流有关，而与磁化电流无关。电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理二、磁场强

6、度与磁感应强度的关系1、定义式2、磁场强度与磁感应强度的关系实验规律磁化率相对磁导率绝对磁导率顺磁质：кm>0，μr>1，M与B同向抗磁质：кm<0，μr<1，M与B反向3、引进磁场强度的物理意义在磁介质中，磁场强度的环流为在磁介质中，磁感应强度的环流为毕一萨定律三、安培环路定律的应用计算有磁介质存在时的磁感应强度B求出磁场强度H后由B=μH求磁感应强度B。例1、长直螺旋管内充满均匀磁介质(μr)，设励磁电流I0，单位长度上的匝数为n。求管内的磁感应强度。解：因管外磁场为零，取如图所示安培回路I例2有两个半径分别

7、为和的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流时，试求（1）磁介质中任意点P的磁感应强度的大小;（2）圆柱体外面一点Q的磁感强度.解对称性分析I同理可求II7-9-3铁磁质铁磁质的特性：1．在外磁场作用下能产生很强的磁感应强度；2．当外磁场停止作用时，仍能保持其磁化状态；3．B与H之间不是简单的线性关系；4．铁磁质都有一临界温度。在此温度之上，铁磁性完全消失而成为顺磁质——居里温度或居里点。铁——10430C镍——6300C钴——13900C铁磁质的起因可以用“磁畴

8、”理论来解释。一、磁畴概念：铁磁质内的电子之间因自旋引起的相互作用非常强烈，在铁磁质内部形成了一些微小自发磁化区域，叫做磁畴。每一个磁畴中，各个电子的自旋磁矩排列得很整齐。磁畴大小约为1017－1021个原子/10-18米3。磁畴的显示：磁畴的变化可用金相显微镜观测在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消，能量最低，不显磁性。二、磁化曲线装置：环形螺绕环高斯计实验测量B。原理: