10磁介质的磁化和介质中的安培环路定理(45).ppt

1 2 一 磁介质对磁场的影响 什么是磁介质 能够影响磁场分布的物质 发现磁介质中的磁场 磁介质上有磁化电流 现在将一个长螺线管通电流I 内部造成一个均匀磁场 再将磁介质充满磁场 保持电流不变 3 实验发现 充各种磁介质 磁介质内的磁场有的比真空时弱 有的比真空时强 该磁介质的相对磁导率 介质中的磁感应强度是真空中的 r倍 4 由于电子带电 电子绕原子核作轨道运动 就相当于一个闭合载流线圈一样 微观模型 二 分子电流和分子磁矩 每个分子等效一个圆电流 一个分子的磁矩是其中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及原子核的磁矩的矢量和 顺磁质 5 这就是顺磁质被 磁化 外磁场越强 转向排列越整齐 顺磁质内部的各分子等效磁矩有一定程度的排列 分子等效电流i使顺磁质内部的磁场加强 而且顺磁质会被磁铁吸引 抗磁质 6 一个抗磁质分子 在磁场中会产生一个与外磁场反方向的感应磁矩 这个感应磁矩相应的分子感应电流的方向如图所示 这就是它的磁化 因此 在抗磁质内部的磁场是被削弱的 而且抗磁质会被磁铁排斥 虽然顺磁质也会产生感应磁矩 但由于它远小于固有磁矩 所以 顺磁质主要是固有磁矩起作用 说明 7 三磁介质的磁化 1 磁化电流 顺磁质在磁场中 它的分子固有磁矩沿外磁场排列起来 在外磁场作用下磁介质出现磁性或磁性发生变化的现象称为磁化 以顺磁质为例 对均匀的磁介质 内部各点处的小分子电流相互抵消 表面上的小分子电流方向相同没有抵消 相当在表面上有一层表面电流流过 磁化电流 或束缚电流 记作Is 8 对顺磁质和铁磁质 磁化电流产生的磁场是加强磁介质内部原磁场的 磁化电流Is的大小反映了磁化的强弱 对抗磁质 磁化电流产生的磁场是削弱磁介质内部原磁场的 9 磁介质放在磁场中 磁介质受到磁场的作用产生附加磁场 任一点的总磁强为 磁力线无头无尾 穿过任何一个闭合曲面的磁通量为零 在真空中的安培环路定理中 在介质中 传导电流 有磁介质的总磁场 磁化电流 2 介质中的高斯定理 3 磁介质中的安培环路定理 10 在介质中 传导电流 有磁介质的总磁场 定义 磁场强度 在各向同性均匀介质中 磁化电流 可以象研究电介质与电场的相互影响一样 通过引入适当的物理量加以简化 11 定义 磁场强度 物理意义 磁场强度沿闭合路径的线积分 等于环路所包围的传导电流的代数和 是一辅助物理量 描述磁场的基本物理量仍然是 是为消除磁化电流的影响而引入的 明确几点 磁介质中的环路定理 磁场强度的单位 安培 米 A m 是环路内 外电流共同产生的 12 在各向同性的均匀磁介质 中 定义 磁场强度 为磁导率 电介质中 在真空中 应用介质中安培环路定理解题方法 4 由 由 1 场对称性分析 2 选取环路 3 求环路内传导电流的代数和 Ic 13 例1 长直螺线管半径为R 通有电流I 线圈密度为n 管内插有半径为r 相对磁导率为 r磁介质 求介质内和管内真空部分的磁感应强度B 解 由螺线管的磁场分布可知 管内的场各处均匀一致 管外的场为零 1 介质内部 作abcda矩形回路 在环路上应用介质中的环路定理 在bc和da段路径上 回路内的传导电流代数和为 14 因为cd段处在真空中 真空中的M 0 B 0 有 2 管内真空中 作环路abcda 在环路上应用介质中的安培环路定理 同理有 真空中 15 例题2 如图载流无限长磁介质圆柱其磁导为 r1 外面有半径为R2的无限长同