电磁学第7章.ppt

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1、第七章磁介质一、本章的基本内容及研究思路前言（Preface)本章主要讲两个问题，一是介绍磁介质的性质，二是讨论磁介质与磁场的相互作用规律。本章只是在经典物理范围内，以物质电结构为基础说明磁介质磁化的微观机制，我们用类似于讨论电介质极化的方法研究磁介质对磁场的影响。7/17/20211电磁学(Electromagnetism)二、本章的基本要求1.理解顺磁质、抗磁质及铁磁质的特点及其微观解释；2.掌握有磁介质存在时静磁场的两个基本概念：磁化强度矢量M及磁场强度矢量H的定义式，二者之间的关系及简单计算；3.掌握磁介质中环路定理的推导，熟练掌握通过对称性分析求B的方法

2、；7/17/20212电磁学(Electromagnetism)三、本章思考题及作业题1.思考题：314页—315页；2.练习题：7.1.2；7.1.3；7.1.7；7.5.3；7.6.3.4.理解边界条件、了解等效磁荷的观点，掌握磁路的概念和磁路的计算；5.了解磁场的能量是定域在磁场中，理解并记住磁场能量密度的公式：7/17/20213电磁学(Electromagnetism)§1.磁介质存在时静磁场的基本规律磁介质指的是放入磁场后会受到磁场的影响反过来又会影响磁场分布的物质。磁介质在磁场作用下的变化叫做磁化。任何物质都可以看作磁介质，只不过不同物质受磁场影响和

3、对磁场影响有所不同。磁介质在工程技术上有着广泛应用，因此对于磁介质的研究有着重要的实际意义。7/17/20214电磁学(Electromagnetism)一、磁介质的磁化，磁化强度磁介质的磁化可以用安培的分子电流假说来解释：任何物质都是由分子、原子组成的，而分子或原子中任何一个电子都不停地同时参与两种运动，即环绕原子核的运动和电子本身的自旋。这两种运动都等效于一个电流分布。把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示，统称为分子电流。其磁矩叫做分子磁矩。7/17/20215电磁学(Electromagnetism

4、)原子核也具有磁矩，它是质子在核内的轨道运动以及质子和中子的自旋运动所产生的磁效应。但是，它比电子的磁矩差不多要小三个数量级，在计算分子或原子的总磁矩时，核磁矩的影响可以忽略。7/17/20216电磁学(Electromagnetism)在外磁场中，磁化了的磁介质会激发附加磁场，这附加磁场起源于磁化了的介质内出现的磁化电流，实质上是分子电流的宏观表现。我们选一特例来讨论。设有一无限长的载流直螺线管，管内充满均匀磁介质。电流在螺线管内激发匀强磁场，在此磁场中磁介质被均匀磁化，这时磁介质中各个分子电流平面将转到与磁场的方向相垂直。7/17/20217电磁学(Elect

5、romagnetism)7/17/20218电磁学(Electromagnetism)对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出现一层宏观电流，好象一个载流螺线管，这电流不是自由电子的长距离漂移运动所致，而是由规则排列的分子电流组成，就好象是不同分子中的束缚电子的“接力”运动，故称束缚电流，也称为磁化电流。7/17/20219电磁学(Electromagnetism)磁化后磁介质内部的磁场与附加磁场、外磁场的关系为：磁介质的分类：抗磁质(铜、铋、硫、氢、银等)铁磁质(铁、钴、镍等)顺磁质(锰、铬、铂、氧

6、、氮等)7/17/202110电磁学(Electromagnetism)磁化强度：反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。均匀磁化非均匀磁化单位体积内所有分子磁矩的矢量和称为磁化强度，用表示。7/17/202111电磁学(Electromagnetism)实验表明：对各向同性的非铁磁质中的每一点，其磁化强度与磁场的方向平行，大小成正比，可以写成：当g>0时，为顺磁质；当g<0时，为抗磁质。7/17/202112电磁学(Electromagnetism)二、磁化电流像电介质的极化电荷与极化强度密切有关那样，磁介质的磁化电流也与磁化强度密切相关。下面讨论它们的关系。

7、7/17/202113电磁学(Electromagnetism)设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为（磁化面电流的线密度），则长为l的一段介质上的磁化电流强度为：7/17/202114电磁学(Electromagnetism)取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行于柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。上式虽然是从简单特例导出的，但对所有的情况都普遍适用。即：磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积内的总磁化电流。7/17/202115电磁学(Electromagnetism)三、磁场强度H，有磁介质时的环路定理7/17/

8、20211