大学物理——第12章磁场中磁介质

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1、12-1磁介质磁化强度磁介质——能与磁场产生相互作用的物质磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化一、物质磁性的概述第十二章磁场中的磁介质RI无磁介质时：1RIRIRIRI磁介质锰、铬、氮气----银、铜、氢….铁、钴、镍及其合金充有磁介质，

2、有三种情况1）2）3）此种磁介质称为顺磁质此种磁介质称为抗磁质此种磁介质称为铁磁质2（1）顺磁质（3）铁磁质（2）抗磁质根据的大小和方向可将磁介质分为四大类附加磁场二、分子电流与分子磁矩分子磁矩轨道磁矩自旋磁矩——电子绕核的轨道运动——电子本身自旋等效于圆电流——分子电流(4)超导体B=03轨道角动量与磁矩的关系：电子磁矩受到力矩角动量定理绕磁场进动附加一磁矩与外场反向。41、顺磁质分子的固有磁矩不为零无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。三、磁介质的顺磁性与抗磁性5有外磁场时，

3、分子磁矩要受到一个力矩的作用，使分子磁矩转向外磁场的方向。分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致，顺磁质磁化结果，使介质内部磁场增强。6指出一点：附加磁矩与相比要小得多，相差两个数量级。因此磁介质中的磁场是加强了。（顺磁质）72、抗磁质分子的固有磁矩为零在外磁场中，抗磁质分子会产生附加磁矩电子绕核的轨道运动电子本身自旋外磁场场作用下产生附加磁矩电子的附加磁矩总是削弱外磁场的作用。抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。总与外磁场方向反向83.介质磁化的过程如下：在外场中在外场中顺磁质抗磁质9定义:磁化强度四、磁化强度与磁

4、化电流Is——磁化电流s——沿轴线单位长度上的磁化电流（磁化面电流密度）磁化强度M在量值上等于磁化面电流密度。10式中：为磁化强度为介质表面外法线的单位矢。abcd取如图所示的积分环路abcda:磁化强度对闭合回路L的线积分，等于穿过以L为周界的任意曲面的磁化电流的代数和。11S一、磁介质中的高斯定理通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量为零磁介质中的高斯定理12-2介质中的磁场磁场强度12二、磁介质中的安培环路定理定义磁场强度在稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径的线积分（即环流）等于包围在环路内各传导电流电流的代

5、数和，而与磁化电流无关。单位：安培/米(A/m)13几点说明：1）是一辅助物理量，描述磁场的基本物理量仍然是（名称张冠李戴了）2）的单位是A/m（SI制）3）是一普遍关系式，可以写成：14三各向同性的磁介质介质的磁导率令：称为相对磁导率15电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理16称为相对电容率或相对介电常量之间的关系之间的关系称为相对磁导率磁导率17例1一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导率为μr的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。单位长度上的导线匝数为n。求：环内的磁场强度和磁感应强度解：18例2一

6、无限长载流圆柱体，通有电流I，设电流I均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。解：IR19在分界面上H连续,B不连续IR20练习一磁导率为1的无限长圆柱形直导线，半径为R1，其中均匀地通有电流I。在导线外包一层磁导率为2的圆柱形不导电的磁介质，其外半径为R2，如图所示。求磁场强度和磁感应强度的分布。21IR2R121解：由安培环路定律21IR2R122无限长直电流的磁场圆电流中心的磁场长螺线管电流中部的磁场环形长螺线管中部的磁场无限大均匀磁介质中磁场

7、的毕-沙伐定律23静电场与静磁场的比较静电场静磁场（稳恒磁场）对应量高斯定理环路定理性质方程24测量磁滞回线的实验装置05101520磁强计A测量H测量B的探头（霍尔元件）电阻电流表螺绕环铁环狭缝换向开关12-3铁磁质铁磁质的磁化规律251、磁化曲线磁强计测量B,如用感应电动势测量或用小线圈在缝口处测量；由得出曲线铁磁质的不一定是个常数，它是的函数原理:励磁电流I;用安培定理得H05101520磁强计A26铁磁质的磁化规律BHo.1..2.ca.初始磁化曲线饱和磁感应强度BssBsBsH.rBbrB剩余磁感应强度.

8、ccHcH矫顽力.dsBcH..rBe磁滞回线磁滞现象：B滞后于H的变化2、磁滞回线27初始磁化曲线.......矫顽力饱和磁感应强度磁滞回线剩磁28（1）根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。这些区域称为“磁畴”多晶磁畴结构示意图二