磁介质磁化演示教学.ppt

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1、磁介质磁化实验发现：有、无磁介质的螺旋管内磁感应强度的比值，可表征它们在磁场中的性质。相对磁导率:顺磁质：如氧、铝、钨、铂、铬等。磁介质抗磁质：铁磁质：如氮、水、铜、银、金、铋等。如铁、钴、镍等，超导体是理想的抗磁体。B与B0同方向，B与B0反方向，B与B0同方向，22.分子电流模型和分子磁矩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。用等效的分子电流的磁效应来表示各个电子对外界磁效应的总合，称为分子固有磁矩。抗磁质：顺磁质：未加外磁场时:在抗磁质中，原子或分子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩矢量和为零。类比：电介质的微观图象有极分子、

2、无极分子。在外电场作用下，分别有取向极化、位移极化。电偶极子模型：3加外磁场时:顺磁质：当外磁场存在时，各分子固有磁矩受磁场力矩的作用，或多或少地转向磁场方向——顺磁质的磁化。怎么解释抗磁质：BB0，B与B0反方向!!!4*电子的进动：在外磁场作用下，每个电子除了保持环绕原子核的运动和电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁场方向为轴线的转动。进动可以证明：不论电子原来的磁矩与磁场方向之间的夹角是何值，这种进动等效圆电流附加磁矩Pm的方向永远与B0的方向相反。方向一致!进动5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

3、值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。在顺磁体内任意取一体积元V，其中各分子固有磁矩的矢量和将有一定的量值，因而在宏观上呈现出一个与外磁场同向的附加磁场，这就是顺磁性的起源。3.抗磁质的磁化4.顺磁质的磁化抗磁质：对顺磁质，可以忽略62010年首个诺贝尔奖+搞笑诺贝尔奖双料得主诞生——荷兰科学家AndreGeim。十年前他因磁悬浮青蛙获得搞笑诺贝尔奖。十年后他因石墨烯（graphene）的结构获诺贝尔奖。青蛙属于抗磁质。当青蛙被放到磁场中，青蛙的每个原子都像一个小磁针，外界磁场对这些小磁针作用的结果产生了向上的力，如果磁场的强度

4、适当，这力与青蛙受的重力达到平衡，它们就能悬在空中。实际上动物都属于抗磁质，只要用足够强的磁场，就有可能使人悬浮起来。7反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。均匀磁化磁化强度：单位体积内所有分子固有磁矩的矢量和加上附加磁矩的矢量和，称为磁化强度。磁化强度的单位：4.磁化强度注意：对顺磁质，可以忽略；对抗磁质，对于真空，。外磁场为零，磁化强度为零。外磁场不为零:顺磁质抗磁质85.磁化电流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电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流。9设介质表面沿轴线方向单位长度

5、上的磁化电流为jm（磁化面电流密度），则长为l的一段介质上的磁化电流强度Im为取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行与柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。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。IImlABCD对比10无磁介质时有磁介质时§2有磁介质时的安培环路定理定义磁场强度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。对比11实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。式中m只与磁介质的性质有关，称为磁介质的磁化率，

6、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。对比12值得注意：H的引入为研究介质中的磁场提供了方便，但它不是反映磁场性质的基本物理量，B才是反映磁场性质的基本物理量。磁导率=0r对比13例：长直螺旋管内充满均匀磁介质r，设电流I0，单位长度上的匝数为n。求管内的磁感应强度。解：因管外磁场为零，取如图所示安培回路14例:在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为I，单位长度内匝数n，环的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为r和，求环内的磁场强度和磁感应强度。解：在环

7、内任取一点，过该点作一和环同心、半径为r的圆形回路。式中N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。当环内充满均匀介质时15例：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，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴