大学物理下第十一章磁介质

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1、第十一章磁介质(magneticmedium)磁介质—凡处在磁场中与磁场发生相互作用的物质。相对磁导率顺磁质抗磁质铁磁质磁介质的分类如氧、铝、钨、铂、铬等。如氮、水、铜、银、金、铋等。如铁、钴、镍等超导体是理想的抗磁体一、简述2021/10/8原子中电子参与的两种运动：自旋——自旋磁矩绕核的轨道运动——轨道磁矩磁介质的磁化分子电流和分子磁矩在外磁场中的行为固有分子磁矩分子电流向磁场方向偏转，且按统计规律取向(顺磁)分子磁矩在外磁场中会产生变化产生附加磁矩(抗磁)。2021/10/8——电子的拉莫进动

2、电子磁矩受到磁力矩角动量定理1)绕磁场进动附加一磁矩与外场反向。2)感应磁矩：分子中所有附加磁矩的矢量和。——抗磁性外磁场与磁介质相互作用，使其处于特殊状态能产生新的磁矩，或者说附加的磁场,这过程为磁化。2021/10/8无外磁场顺磁质的磁化有外磁场顺磁质内磁场2021/10/8无外磁场抗磁质的磁化有外磁场抗磁质内磁场2021/10/8二、磁化强度(magnetization)M是描述磁介质的宏观量。与介质特性、温度与统计规律有关。单位：安培/米(A/m)顺磁质M与B0同向抗磁质M与B0反向磁化的宏观效果：

3、在介质表面或内部出现宏观电流，产生附加磁场。2021/10/8磁化面电流Is——在均匀外磁场中，各向同性均匀的磁介质被磁化，沿着柱面流动未被抵消的分子电流。（也称为束缚面电流）磁化面电流密度jS——在垂直于电流流动方向上单位长度的分子面电流。若长l介质表面IS，则其线密度为设介质的截面积S，则有：jS与M的关系2021/10/8磁化强度的环流普遍情况下可以证明磁化电流线密度的大小等于磁化强度的切向分量。电介质有以充满介质的螺旋管为例，选如图回路，求环流磁化强度磁化电流2021/10/8三、有介质时的

4、高斯定理和安培环路定理磁介质中的高斯定理磁力线无头无尾。穿过任何一闭合曲面的磁通量为零。S磁介质中的安培环路定理传导电流束缚电流有磁介质的总场2021/10/8定义磁场强度磁介质中的安培环路定理——沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和。磁场强度H的单位：安培/米(A/m)2021/10/8之间的关系r——相对磁导率——磁导率均为纯数或张量，描述磁介质特性的物理。各向同性实验证明：m—磁化率2021/10/8的关系：的关系2021/10/8+++++++++++

5、+++++++++++++++++++++++++++++++++++++顺磁质抗磁质++++++++++++2021/10/8++++++++++++++++++++++++++++++++++++l2021/10/8例1、长直电缆由半径为R和R0的两金属圆柱筒组成，筒间充满均匀顺磁介质，电流从内芯流过再沿外壁流回。求介质中磁场分布及介质表面的束缚电流。++++++++++++++++++2021/10/8方向沿圆的切线方向解：方向与B相同(顺磁质)方向垂直向外即与轴平行向上2021/10/8磁介质内表面

6、的总束缚电流：同理外表面方向垂直向里即与轴平行向下2021/10/8例2、细螺绕环中心周长为10cm，环上均匀密绕线圈200匝，电流为0.1A.（1）若管内充满r=4200的磁介质，求管内的B与H。（2）求磁介质内由导线中电流产生的磁感应强度B0和由磁化电流产生的B的大小。传导电流产生B:解：磁化电流产生B:2021/10/8例3、均匀面电流沿无限大导体薄片流动i，面上方为真空，下方充满磁导率为的均匀无限大抗磁质。试求真空和介质中的H和B，并计算与导体相邻的介质表面层的磁化面电流密度i。i传导电流j

7、sijS×磁化电流H1H2解：1）Mn2021/10/8（2）js与i反向2021/10/8装置：环形螺绕环;铁磁质Fe,Co,Ni及稀钍族元素的化合物，能被强烈地磁化实验测量B,如用感应电动势测量或用小线圈在缝口处测量；由得出曲线1)铁磁质的不一定是个常数，它是的函数.四、铁磁质原理:励磁电流I;用安培定理得H2021/10/82)磁滞回线矫顽力B的变化落后于H的变化的现象，叫做磁滞现象，简称磁滞.O磁滞回线当H=0，但,而是仍有一定的数值，叫做剩余磁感强度（剩磁）2021/10/8铁磁性材料类别：O软磁

8、材料O硬磁材料O矩磁铁氧体材料实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.2021/10/8*磁畴(magneticdomain)：原子间电子交换耦合作用很强，促使其自旋磁矩平行排列形成磁畴－－自发的磁化区域。磁畴的线度约10-4m。铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。铁磁质磁化的机制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。无外磁场有外磁场2021/10/8*磁畴的变化可用金相显微镜观测在外磁场较