chap11-稳恒磁场-06

1、大学物理学电子教案大学物理学电子教案教学课件教学课件磁介质磁介质11-9 磁场中的磁场中的磁介质磁介质讨论磁场和磁介质的相互作用：讨论磁场和磁介质的相互作用：磁介质的三种类型：磁介质的三种类型：顺磁质、抗磁质、铁磁质顺磁质、抗磁质、铁磁质磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响磁场强度、磁化强度及其规律磁场强度、磁化强度及其规律铁磁质的特性铁磁质的特性第十二章第十二章磁场中的磁介质磁场中的磁介质运动电荷运动电荷磁磁 铁铁电电 流流电电 流流运动电荷运动电荷磁磁 铁铁磁磁场场一一 磁介质、磁化强度磁介质、磁化强度（一）（一）磁介质磁介质1、什么是磁介质、什么是磁介质能够磁化的物质称作能够磁化的物质称

2、作磁介质磁介质。2、磁介质的磁化、磁介质的磁化磁介质在磁场的作用所发生的变化磁介质在磁场的作用所发生的变化磁介质的磁介质的磁化磁化真空中的磁感应强度为真空中的磁感应强度为B0，磁介质磁化而产生的附加磁场为磁介质磁化而产生的附加磁场为B， 磁感应强度为磁感应强度为B，则，则BBB 0B 的方向，随磁介质的不同而不同。的方向，随磁介质的不同而不同。3、磁介质的分类磁介质的分类标准标准B 与与B0方向方向顺磁质顺磁质B与与B0同向，同向，BB0，如氧、铝、钨、铂、铬等如氧、铝、钨、铂、铬等抗磁质抗磁质B 与与B0反向，反向，BB0，BB0，如铁、钴、镍等。如铁、钴、镍等。顺磁质和抗磁质又称为弱磁质。

3、顺磁质和抗磁质又称为弱磁质。0BB0BB在物质的分子中在物质的分子中电子绕原子核作轨道运动电子绕原子核作轨道运动轨道磁矩轨道磁矩；电子有自旋电子有自旋 自旋磁矩自旋磁矩。分子内所有电子的全部磁矩的矢量和，称为分分子内所有电子的全部磁矩的矢量和，称为分子的固有磁矩子的固有磁矩分子磁矩分子磁矩。分子磁矩可以用一个分子磁矩可以用一个等效的圆电流等效的圆电流来表示。来表示。（二）磁介质的磁化（二）磁介质的磁化1、分子电流和分子磁矩、分子电流和分子磁矩Im2、顺磁质磁化机理、顺磁质磁化机理来自分子的固有磁矩来自分子的固有磁矩无外磁场：无外磁场：分子的无规则热运动分子的无规则热运动分子磁矩取向混乱分子磁矩

4、取向混乱物质并不显磁性物质并不显磁性未磁化状态未磁化状态加外磁场：加外磁场：分子固有磁矩受外磁场的作用分子固有磁矩受外磁场的作用分子磁矩沿外磁场方向排列分子磁矩沿外磁场方向排列产生附加的磁场产生附加的磁场B3、抗磁质磁化机理、抗磁质磁化机理电子轨道在外磁场作用下发生变化电子轨道在外磁场作用下发生变化无外磁场：无外磁场：分子中每个的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和不为零，分子中每个的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和不为零，但分子的固有磁矩等于零，所以不显磁性。但分子的固有磁矩等于零，所以不显磁性。加外磁场：加外磁场：分子中电子的轨道运动将分子中电子的轨道运动将受到影响受到影响引起与外磁场的方向引起与外磁场的

5、方向相反的附加的轨道磁矩相反的附加的轨道磁矩出现与外磁场方向相出现与外磁场方向相反的附加磁场反的附加磁场磁感应强度比外磁场磁感应强度比外磁场的度要略小一点。的度要略小一点。B0BmI（三）（三） 磁化强度磁化强度VmM 1、引入：、引入：用单位体积内的分子磁矩的矢量和来描述磁介质磁用单位体积内的分子磁矩的矢量和来描述磁介质磁化的程度。化的程度。2、定义：、定义：磁介质中单位体积内的合磁矩的矢量和，称为磁化强度。磁介质中单位体积内的合磁矩的矢量和，称为磁化强度。3、单位：、单位：安培安培/米米 (A/m)4、说明：、说明：磁化强度是描述磁介质的宏观量磁化强度是描述磁介质的宏观量与介质特性、温度与

6、统计规律有关与介质特性、温度与统计规律有关顺磁质顺磁质M与与B0同向，所以同向，所以B 与与B0同方向同方向抗磁质抗磁质 反向，所以反向，所以 反方向反方向二二 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理 磁场强度磁场强度（一）（一）磁介质中的安培环路定律磁介质中的安培环路定律1、问题：、问题：长直螺线管长直螺线管管中充满磁化强度为管中充满磁化强度为M 的各向同的各向同性的均匀磁介质性的均匀磁介质线圈中的电流为线圈中的电流为I计算螺线管内磁介质中的磁感应计算螺线管内磁介质中的磁感应强度。强度。取闭合回路取闭合回路ABCDA)(00siABlINIIl dBl dB 分布电流分布电流传导电流传

7、导电流2、分布电流（磁化电流）、分布电流（磁化电流）r圆电流圆电流没有贡献，在闭合路径之外没有贡献，在闭合路径之外圆电流圆电流有贡献有贡献圆电流圆电流无贡献，流出流入代数和为无贡献，流出流入代数和为0只有分子圆电流中心距直线只有分子圆电流中心距直线AB的距离小的距离小于于r 的分子圆电流才对的分子圆电流才对IS 有贡献。有贡献。2 rIm nmLILrnIS 2 nmVmM lABSl dMl dMMLI lll dMNIl dB0 INIl dMBl0 3、磁介质中的安培环路定律、磁介质中的安培环路定律MBH 0 Il dHl磁介质中的安培环路定理：磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任何闭合

8、回路的磁场强度沿任何闭合回路的线积分，等于通过该回路所包围的传导电流的代数和。线积分，等于通过该回路所包围的传导电流的代数和。磁场强度磁场强度4、说明、说明磁场强度是一个辅助物理量。磁场强度是一个辅助物理量。 单位：单位：A m-1 的环流只与穿过闭合回路的传导电流有关，而与的环流只与穿过闭合回路的传导电流有关，而与磁化电流无关。磁化电流无关。电介质中的高斯定理电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理 SSqqSdE)(100 LLLiIl dB00 l dMIl dBlll 00 Il dMBl)(0 MBH 0 Il dHl SSSSdPqSdE00011 00)(q

9、SdPES PED 0 0qSdDS（二）磁场强度与磁感应强度的关系（二）磁场强度与磁感应强度的关系1、定义式、定义式MBH 0 MHB 0 2、磁场强度与磁感应强度的关系、磁场强度与磁感应强度的关系HMm 实验规律实验规律 HkHkHBmm 100 磁化率磁化率mr 1相对相对磁导率磁导率HHBr 0绝对磁导率绝对磁导率顺磁质：顺磁质：m0，r1，M与与B同向同向抗磁质：抗磁质：m0，rHC使磁芯呈使磁芯呈+B态，则态，则脉冲产生脉冲产生H HC使磁芯呈使磁芯呈 B态，可做为二进制的两个态。态，可做为二进制的两个态。BHoBHo小小 结结 磁介质、磁化强度磁介质、磁化强度 磁介质磁介质 磁介质的磁化磁介质的磁化 磁化