第六章磁介质ppt课件.ppt

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1、第六章磁介质§1分子电流观点§2介质的磁化规律§3边界条件磁路定理§4磁场的能量和能量密度§1分子电流观点1、磁化现象一、磁介质的磁化分子电流观点前面研究——真空中的磁场现在研究——物质对磁场的影响磁介质：能影响磁场的物质称为磁介质（一切实物都可称为磁介质，只不过影响磁场的强弱不同）。2、用分子电流观点解释磁化现象电介质：在电场中被极化，引起电场变化。磁介质：在磁场中被磁化，引起磁场变化。按照安培分子电流观点，物体的磁性来源于分子或原子中的环形电流，每个环形电流具有一定的磁矩。+磁化前磁化后宏观效果（磁化电流、束缚电流）不伴随带电粒子的宏观定向运动。总磁感强度附加磁感强度外加磁感强度磁化后介

2、质内部的磁场与附加磁场和外磁场的关系：3、磁化强度矢量反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。磁化强度：单位体积内分子磁矩的矢量和定义为磁化强度矢量。磁化强度的单位：未磁化时，分子磁矩杂乱无章，互相抵消，磁化时，分子磁矩定向排列，设单位体积内有n个分子，每个分子磁矩相同，都为则介质磁化强度为：下面讨论磁化强度和磁化电流的关系：S在磁介质内任取一曲线L围成的曲面S，显然只有和L套接的分子电流才对穿过S的磁化电流有贡献。取线元dl，作以a为底dl为轴的柱体，中心位于此柱内的分子环流都和dl套接。柱体体积为：分子环流个数：贡献的总磁化电流为：S通过S面的总磁化电流I′可见均匀磁化介质内磁化电流

3、密度对均匀磁化介质，磁化电流只分布在介质的表面上，下面求介质表面的磁化电流面密度与磁化强度的关系。取极窄小矩形回路L，设磁介质表面的面电流密度为i′，n为面法线单位矢量，为切向单位矢量，则在垂直l线段方向（）上的分量为：穿过回路的磁化电流为由矢量运算关系：得：由矢量运算关系：=1=0（面磁化电流密度）与电介质极化电荷面密度类似。4、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、氮等)5、有磁介质时的安培环路定理和“高斯定理”无磁介质时有磁介质时定义为磁场强度表明：磁场强度矢量的环路积分和传导电流I有关，而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单位

4、制中是A/m.磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的代数和，而与磁化电流无关。有磁介质时的安培环路定理磁场的“高斯定理”上式是普遍适用的，无论有否介质。是电磁学基本定理之一。例：求充满磁介质的螺绕环内的磁感应强度B，已知磁化场为B0，磁化强度M。解：在环内任取一点，过该点作一和环同心、半径为的圆形回路。式中为螺绕环上线圈的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁感应强度的大小相等，方向都沿切线。由定义式§2介质的磁化规律一、磁化率和磁导率实验证明：对于各向同性的非铁磁质，在磁介质中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。式中只与磁介质的性质有关，

5、称为磁介质的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的，它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空间位置的函数。这两种介质m都接近于0，并与H无关。相对磁导率Ir·L·例1求螺绕环内有磁导率为的闭合磁环时的自感与无磁环时的自感之比。有磁环时：解：自感无磁环时：自感例2如图所示，一半径为R1的无限长圆柱体（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

6、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，由此得由B＝0H，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，所以得即或例3一无限长直导线半径R1，通电为I，导线外包有一圆柱状磁介质壳，设磁介质为各向同性的顺磁质，相对磁导率为，求：(1)

7、磁介质内的H和B；(2)磁介质表面的磁化电流。IHR1R2LrIi内i外⊙HMB断面图I·p解：(1)磁介质内的H和B(2)磁介质表面的磁化电流Ii内i外⊙HMB断面图I磁介质壳内M=(-1)H内磁介质外表面由公式磁介质内表面二、顺磁质和抗磁质分子磁矩是由电子绕核的轨道运动和电子自旋运动产生的。+一个分子有许多电子，整个分子的磁矩是由所有电子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和。物质电子磁矩完全抵消，没