Ch9(介质中的磁场)ppt课件.ppt

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1、物质（磁介质[MagneticMedium]）在磁场的作用下，将发生变化，这种变化反过来又影响原来的磁场，这种物质称为磁介质。在磁场作用下磁介质的变化──磁化。这个与电介质在电场中的情形类似，因此，磁介质的描述方法及物理量与电介质非常相似。磁介质的应用主要有：发电机、电动机、变压器中的铁芯、计算机中的记忆元件等。磁介质有三种：顺磁质（paramagetic）；抗磁质（diamagnetic）；铁磁质（ferromagnetic）。第九章介质中的磁场（MagneticFieldinMedium）本章主要研究磁化的宏观规律，重点是磁场强度(magne

2、ticintensity)和介质中的环路定理，磁化的微观机理，铁磁质的磁化规律。一、磁介质磁化(magnetize)的微观机制首先介绍顺磁质的磁化机理(1)分子电流假说：安培认为，磁介质中的每一个分子都可以看作一个环形电流，在无磁场时，这些环形电流的磁矩方向在空间的取向是杂乱无章的。如图所示§9-1磁介质的磁化(2)顺磁质的磁化当顺磁质中存在磁场时，分子电流的磁矩将与磁场方向趋于一致。这就是磁介质的磁化。如图所示。出现束缚磁化电流(3)为了描述分子磁矩在磁场中的取向排列的整齐程度，定义磁化强度矢量：比较：(4)磁介质内部的磁感应强度由于磁介质被磁

3、化，磁化电流将在磁介质中激发磁场，因此，磁介质中任一点P的磁感应强度应该为：式中为P点的合磁感应强度，为外磁场在P点的磁感应强度，为磁化电流在P点产生的磁感应强度。二、磁化电流与磁化强度关系假设：①介质宏观体积内，每个分子电流Im都相同；②每个分子电流所围面积为S0；③分子磁矩pm取向相同。由特例给出(均匀磁化的柱形棒)写成矢量形式：此式具有普遍意义取图示的回路，则有：故有：I为S面上的电流，L为S面的边界。1.与磁化面电流密度的关系：在介质中任取一以L为边界的曲面S，计算通过曲面S的磁化电流I，分子电流与S的关系可分为三种情况：L(b)A(

4、a)dlBCdlSL我们现在推导磁化电流与磁化强度矢量的关系：如图(A)与S不相交；(B)被S切割，与S相交二次；(C)被S的边界L穿过，与S相交一次。凡中心在圆柱体内的分子电流都被dl穿过，数量为，贡献为对比所以前二种(A)(B)对I无贡献，只有(C)对I有贡献。在边界线L上任取一线元，以为轴线，以为底面，作斜圆柱体，其体积为：。L(b)A(a)dlBCdlSL磁化电流面密度与磁化强度关系：若将dl取在介质表面处，且垂直于磁化电流线，定义单位长度上的磁化面电流为磁化电流面密度：一、磁场强度,磁介质中的安培环路定理则磁介质中的安培环路定理为：

5、§9-2磁介质中的磁场（MagneticFieldinMedium）这表明：磁场是无源场，是涡旋场。由于磁化电流与传导电流在产生磁场方面性质相同，故有介质时,高斯定理仍成立(普适性)：对大多数磁介质，实验证实,磁化强度与磁场强度成正比，即m─磁介质的磁化率，是一个纯数。定义磁介质相对磁导率为磁介质的绝对磁导率(磁导率)为于是在磁介质中有：二、磁化率和磁导率,解∶取圆形回路为安培回路，则有在充满均匀磁介质场中磁感应强度为真空中的r倍。[例题]一圆柱形电流电流强度为I，置于的无限大磁导率为r的磁介质中，求：柱外任一点的。IL§9−3磁介质的磁化

6、规律一、磁介质分类及其特性：顺磁质(弱)抗磁质(弱)铁磁质(强)(锰、铝、氧…)(铜、银、岩盐、氢…)(铁、钴、镍…)有分子电流,无净分子电流,一般有固有磁矩。无固有磁矩。为非线性关系。有部分抗磁性,由电磁感应产生但总效果顺磁。抗磁性。外磁场撤除后,外磁场撤除后,外磁场撤除后,仍保留部分磁性磁性消失。磁性消失.--------磁滞。二、顺磁质和抗磁质的磁化规律1.顺磁质──分子的固有磁矩不为零。无外磁场时，由于热运动，顺磁质中分子的固有磁矩杂乱排列，大量分子的磁矩的矢量和为零，即，宏观上不显磁性。有外磁场时，分子磁矩的方向转向外磁场的方向。宏观上

7、表现出磁性，在磁介质内的磁感应强度增大。顺磁质产生磁化电流很小，因此顺磁质为弱磁质。外磁场撤消，由于热运动破坏分子磁矩的定向排列，所以宏观上又不显磁性。顺磁质有：锰、铬、铝等。2.抗磁质──分子的固有磁矩为零，如：铜、银、氢。无外磁场时抗磁质不显磁性。加外磁场时，分子中电子的轨道发生运动（进动），相当于产生感应电流。这种微观的感应电流不存在电阻，一产生就将川流不息，直到外磁场撤消为止。这个感应电流产生的附加分子磁矩与外磁场方向相反，大量分子在宏观上显示磁性，虽产生的附加磁场很小，但与外磁场方向相反，使总磁场减弱。顺便指出的是：一切磁介质在外磁场的

8、作用下，都要产生与外磁场反向的附加磁矩，而在顺磁质中，以固有磁矩的转向为主，抗磁性被掩盖了。抗磁性起源三、铁磁质1.磁化规律及特点：如图