第11章 磁场中的磁介质.ppt

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1、第十一章磁场中的磁介质磁介质对磁场的影响铁磁质①顺磁介质磁场B0中放入磁介质磁介质发生磁化产生附加磁场B’如铝、锰、铬等。一、磁介质的磁化现象1.磁介质的分类凡是能与磁场发生相互作用的物质叫磁介质。顺磁介质中产生的附加磁场与外场方向相同，磁介质中的场要比外场大。②抗磁介质抗磁介质中产生的附加磁场与外场方向相反，磁介质中的场要比外场小。如金属金、银、铜等。③铁磁介质铁磁介质中产生的附加磁场与外场方向相同，但磁介质中的场要远比外场大，是外场的几百倍到几万倍。如金属钢、铁、钴、镍等。二、磁介质中的安培环路定理1.磁介质中的安

2、培环路定理在真空中的安培环路定理中：在介质中：传导电流有磁介质的总磁场磁化电流RIBHrI’在介质中：传导电流有磁介质的总磁场定义：磁场强度在各向同性均匀介质中：磁化电流可象研究电介质与电场的相互影响一样，通过引入适当的物理量加以简化。定义：磁场强度磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿闭合路径的线积分，等于环路所包围的传导电流的代数和，而与磁化电流无关。①是一辅助物理量，描述磁场的基本物理量仍然是。是为消除磁化电流的影响而引入的，2.明确几点：和的名字张冠李戴了。磁介质中的环路定理②磁场强度的单位：安培/米，A/m③

3、是环路内、外电流共同产生的。电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理3.应用介质中安培环路定理解题方法(4)由由求B求H；(1)场对称性分析；(2)选取环路；(3)求环路内传导电流的代数和Ic；例1：长直螺线管半径为R，通有电流I，线圈密度为n,管内插有半径为r,相对磁导率为r磁介质，求介质内和管内真空部分的磁感应强度B。解：由螺线管磁场分布可知，管内场各处均匀一致，管外场为零RIBHrabcd1.介质内部作abcda矩形回路。在环路上应用介质中的环路定理：∵在bc和da段路径上回路内的传导电流代数和为：因cd段在

4、真空中，真空中B=0则有IBHabcd2.管内真空中作环路abcda;在环路上应用介质中的安培环路定理，同理有：真空中abcd例2如图所示，一半径为R1的无限长圆柱导体（导体≈0）中均匀地通有电流I，在它外面有半径为R2的无限长同轴圆柱面，两者之间充满着磁导率为的均匀磁介质，在圆柱面上通有相反方向的电流I。试求（1）圆柱体外圆柱面内一点的磁场；（2）圆柱体内一点磁场；（3）圆柱面外一点的磁场。解（1）当两个无限长的同轴圆柱体和圆柱面中有电流通过时，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴对称分布，因而不会改

5、变场的这种对称分布。设圆柱体外圆柱面内一点到轴的垂直距离是r1，以r1为半径作一圆，取此圆为积分回路，根据安培环路定理有IIIR1R2r2r1r3（2）设在圆柱体内一点到轴的垂直距离是r2，则以r2为半径作一圆，根据安培环路定理有式中是该环路所包围的电流部分，由此得IIIR1R2r2r1r3由B＝H，得（3）在圆柱面外取一点，它到轴的垂直距离是r3，以r3为半径作一圆，根据安培环路定理,考虑到环路中所包围的电流的代数和为零，所以得即或11-2铁磁质磁介质的磁化机制类似电介质的讨论，从物质电结构来说明磁性的起源。NS相

6、当于一磁偶极子整个分子磁矩是其中各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及核的自旋磁矩的矢量和（核的自旋磁矩常可忽略）。原子中电子参与两种运动：自旋及绕核的轨道运动，对应有轨道磁矩和自旋磁矩。顺磁质：由具有固有磁矩的分子组成。分子中各电子的磁矩不完全抵消，整个分子具有一定的固有磁矩。抗磁质：分子中各电子的磁矩完全抵消，整个分子无固有磁矩（1）顺磁质的磁化机制磁介质是由大量分子或原子组成，无外场时，顺磁质分子的磁矩排列杂乱无章，介质内分子磁矩的矢量和有外磁场时，这些分子固有磁矩就要受到磁场的力矩作用，力矩的方向力图使分子磁矩的方向

7、沿外场转向。分子磁矩的矢量和:从介质横截面看，介质内分子电流两两反向，相互抵消。导体边缘分子电流同向,未被抵消的分子电流沿柱面流动等效Is⊙分子电流可等效成磁介质表面的磁化电流Is，Is产生附加磁场。磁化电流Is可产生附加磁场，但无热效应，因无宏观电荷移动，磁化电流束缚在介质表面，也称为束缚电流。（2）抗磁质的磁化机制对抗磁介质来说，无外磁场时，各电子磁矩矢量和为0，分子磁矩,分子不显磁性。抗磁材料在外磁场的作用下，磁体内任意体积元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和有一定的量值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附

8、加磁场，这就是抗磁性的起源。它是一切磁介质所共有的性质。同理，分子电流可等效成磁介质表面的磁化电流Is，Is产生附加磁场。Is等效⊕②对于顺磁介质分子磁矩>电子附加磁矩，顺磁效应>抗磁效应；③抗磁介质中电子附加磁矩起主要作用，显抗磁性。①抗磁性是一切磁介质固有的特性，它不仅存在于抗磁介质中，而且存在于顺磁介质中；明确几点：装置：环