第七章磁介质（新）ppt课件.ppt

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1、第七章磁介质学习目标1、了解顺磁质，抗磁质及铁磁质的特点及其微观解释。2、领会磁化强度，磁化电流的概念，并掌握二者关系。3、理解引入磁场强度H的意义，介质中磁场的基本方程的实质，明确M、B、H三个矢量的联系。4、熟练运用有介质存在时的安培环路定理计算一些特殊电流分布所产生的磁场。5、了解磁路定理，会运用它对简单磁路进行计算。6、掌握介质中电磁场的能量密度与能流密度表达式。1第七章——磁介质学习重点学习难点1、介质中磁场的安培环路定理2、磁场强度3、介质中的电磁场的能量密度与能流密度1、磁化电流的面密度与体密度2、铁磁性2第七章——磁介质本章主

2、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。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。从这个意义上说，所有实物质都可以说是磁介质，只不过不同物质受磁场影响和对磁场影响有所不同。本章首先从实验事实出发，对磁介质进行分类，定性地介绍他们的一些性质以及微观解释，然后引入磁化强度矢量M来描述磁介质的磁化状态（磁化方向和磁化程度），研究磁化电流与磁化强度之间的关系，导出有磁介质时的安培环路定理。还特别介绍铁磁质的一般性质，它是在实际中应用最多的一类磁介质，对它不作过多的理论探讨。本章的基本内容及思

3、路3第七章——磁介质一、顺磁性和抗磁性1、顺磁性和抗磁性在磁场的作用下能发生变化，反过来又能对磁场发生影响的物质称为磁介质。与磁场发生相互作用强的磁介质主要是铁磁物质，与磁场发生相互作用弱的磁介质又可分为顺磁质和抗磁质。在非均匀磁场中，被吸引至磁场较强区域的磁性物质称为顺磁质（如钠，铝，锰，铬，硫酸铜，氧及空气等）；被斥离磁场较强区域的磁性物质称为抗磁质（如铜，铅，铋，银，水及氮等）。2、顺磁性和抗磁性的起源（1）分子电流与分子磁矩按经典理论，分子或原子中的任何一个电子都在绕核运动，同时又有自旋运动。电子绕核作圆周运动相当于一个圆电流，具有的

4、磁矩称为电子磁矩。分子中所有电子的磁感应的总和可以等效为一个圆电流，称为分子电流。4第七章——磁介质分子电流是一个等效圆电流，它具有的磁矩称为分子磁矩，它是由分子内部电子磁矩叠加而成的，即：（2）顺磁性的起源顺磁性物质由具有固有磁矩（电子磁矩的合磁矩不为零）的原子或分子组成。组成顺磁质的每个原子或分子虽然都有磁性，但由于分子的热运动，分子固有磁矩在空间取任何方向都有相同的概率，所以，就大量分子组成的介质而言，平均说来各分子磁矩的磁效应相互抵消，故在宏观上介质并不显示磁性。但是，当介质处在外磁场中时，磁场对分子磁矩有力矩作用，使分子磁矩有转向磁

5、感强度B的方向的趋势，于是介质呈现出宏观的磁性。（3）抗磁性的起源组成抗磁性物质的原子或分子没有固有磁矩，但由于原子或分子内部的每个电子都具有电子磁矩，当介质处在外磁场中时，每个电子磁矩都受到力矩的作用，使电子绕磁场的方向进动，产生一个与磁场方向相反的附加分子磁矩，使介质呈现抗磁性。5第七章——磁介质顺磁质和抗磁质的磁化机制无外磁场顺磁质的磁化分子圆电流和磁矩有外磁场6第七章——磁介质同向时无外磁场时抗磁质分子磁矩为零抗磁质内磁场抗磁质的磁化7第七章——磁介质3分子电流观点（1）磁介质的磁化机理每个分子等效一个圆电流顺磁质抗磁质磁畴轨道角动量

6、对应的磁矩自旋角动量对应的磁矩铁磁质8第七章——磁介质二、磁化强度和磁化电流1、磁化强度磁介质的磁化程度M取决于组成磁介质的每个分子磁矩Pm的大小以及它们排列整齐的程度，用磁化强度来描写介质磁化程度，磁化强度定义为单位体积内各分子磁矩的矢量和，即：上式中，分子为V内所有各分子的磁矩的矢量和，V为物理无限小体积元。2、磁化电流磁介质在外磁场的作用下，介质被磁化，在介质内或介质表面出现磁化电流，它是由束缚在原子内的电荷形成的，也称为束缚电流。磁化电流与磁化强度的关系为：9第七章——磁介质（该式推导详见教材P285~286）即通过磁介质内任一面

7、积S的磁化电流等于磁化强度沿该面周界C的线积分，即磁化强度的环流。3、磁化电流的面密度与体密度（1）磁化电流的面密度介质磁化后，在介质表面上和两种不同介质的交界面上，都会有面分布的磁化电流。磁化电流的面密度为：均匀磁场螺线管截面10第七章——磁介质即磁化强度沿界面上任一切线方向的分量之差等于磁化电流密度在垂直该切线方向的分量。式中en是由介质1指向介质2的分界面的法向单位矢量。（2）磁化电流的体密度对于非均匀介质，其内部存在体分布的磁化电流，磁化电流体密度为：即磁化电流体密度等于磁化强度的旋度。①对于均匀磁化的介质，M为恒矢量，磁化电流体密度

8、为零。②在均匀介质内，除了有体分布的传导电流的地方，介质内无体分布的磁化电流，即使磁化是非均匀的。11第七章——磁介质4、磁介质内的磁感应强度（1）有磁介质时的总场