磁场4(磁介质)

1、大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场第第1010章章 稳恒电流的磁场稳恒电流的磁场大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场磁场磁场（4 4）主要内容：大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场一一. 磁介质及其分类磁介质及其分类1. 磁介质磁介质 任何实物都是任何实物都是磁介质磁介质电介质放入外场电介质放入外场磁介质放入外场磁介质放入外场 相对磁导率相对磁导率 反映磁介质对原场的影响程度反映磁介质对原场的影响程度 10.4 10.4 磁介质中的磁场磁介质中的磁场2. 磁介质的分类磁介质的分类顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质减弱原

2、场减弱原场增强原场增强原场如如 锌、铜、水银、铅等锌、铜、水银、铅等如如 锰、铬、铂、氧等锰、铬、铂、氧等弱弱磁磁性性物物质质顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场铁磁质铁磁质通常不是常数通常不是常数具有显著的增强原磁场的性质具有显著的增强原磁场的性质强磁性物质强磁性物质二二. 磁化机理磁化机理原子中电子的轨道磁矩原子中电子的轨道磁矩1. 安培分子环流的概念和方法安培分子环流的概念和方法电子的自旋磁矩电子的自旋磁矩电子自旋磁矩电子自旋磁矩与轨道磁矩有与轨道磁矩有相同的数量级相同的数量级分子

3、磁矩分子磁矩 所有电子磁矩的总和所有电子磁矩的总和抗磁质抗磁质无外场作用时，对外不显磁性无外场作用时，对外不显磁性顺磁质顺磁质无外场作用时，由于热运动，无外场作用时，由于热运动，对外也不显磁性对外也不显磁性大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场2. 磁介质的磁化磁介质的磁化电子轨道半径不变电子轨道半径不变当外场方向与原子磁矩反方向时当外场方向与原子磁矩反方向时当外场方向与原子磁矩方向相同时当外场方向与原子磁矩方向相同时大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场将顺磁质放入外场将顺磁质放入外场 分子环流在外场作用下，分子环流在外场作用下，产生取向转

4、动，产生取向转动， 磁矩将转磁矩将转向外场方向向外场方向 宏观上宏观上产生附加磁场产生附加磁场结论：结论：在外场作用下，电子产生附加的转动，从而形成附加在外场作用下，电子产生附加的转动，从而形成附加的的, 附加磁矩（也称感应磁矩）总是与外场方向附加磁矩（也称感应磁矩）总是与外场方向反，即产生一个与外场反向的附加磁场反，即产生一个与外场反向的附加磁场相相 抗磁质磁化抗磁质磁化在外场作用下，每个分子中的所有电子都产生感应磁矩在外场作用下，每个分子中的所有电子都产生感应磁矩则磁介质产生附加磁场则磁介质产生附加磁场与外场方向相反与外场方向相反顺磁质磁化顺磁质磁化大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中

5、的磁场第10章 稳恒磁场在外场作用下，分子磁矩要转向，同时每个分子中的所有电在外场作用下，分子磁矩要转向，同时每个分子中的所有电子也都产生感应磁矩。子也都产生感应磁矩。则磁介质产生附加磁场则磁介质产生附加磁场与外场方向相同与外场方向相同三三. 有磁介质的磁高斯定理有磁介质的磁高斯定理磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线(含磁介质的磁高斯定理含磁介质的磁高斯定理)对于任意闭合曲面对于任意闭合曲面S大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场四四. 有磁介质时的安培环路定理有磁介质时的安培环路定理1. 束缚电流束缚

6、电流以无限长螺线管为例以无限长螺线管为例顺顺磁磁质质在磁介质内部的任一小区域：在磁介质内部的任一小区域：相邻的分子环流的方向相反相邻的分子环流的方向相反在磁介质表面处各点：在磁介质表面处各点：分子环流未被抵消分子环流未被抵消形成沿表面流动的面电流形成沿表面流动的面电流束缚电流束缚电流结论：结论：介质中磁场由传导和束缚电流共同产生。介质中磁场由传导和束缚电流共同产生。大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场顺顺磁磁质质2. 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理Ii 为环路所包围的传导电流。为环路所包围的传导电流。Is 为环路所包围的为环路所包围的是磁化电是磁化电

7、流，难以测量流，难以测量。3. 引入磁场强度引入磁场强度 H 令令式中式中称为磁介质的磁导率称为磁介质的磁导率则安培环路定理就可以写成如下形式则安培环路定理就可以写成如下形式:磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理一定条件下，可用安培环路定理求解磁场强度，然后再求解一定条件下，可用安培环路定理求解磁场强度，然后再求解磁感应强度。磁感应强度。大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场例1. 一半径为R1的无限长圆柱形直导线，外面包一层半径为R2 ，相对磁导率为 r 的圆筒形磁介质。导线中的电流为I 。求磁介质内外磁感应强度的分布。解解: :221d2LIHlrHrR1

8、0Rr 212RIrH21002 RIrHB10Rr R2R1Io r r大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场IrHlHL2drIHBrr20021RrRrIHB2002Rr 1Rr rIH2R2R1Io r r大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场五五. .铁磁质铁磁质主要特征主要特征在外场中，铁磁质可使原磁场大大增强。在外场中，铁磁质可使原磁场大大增强。撤去外磁场后，铁磁质仍能保留部分磁性。撤去外磁场后，铁磁质仍能保留部分磁性。1. 磁畴磁畴 磁化微观机理磁化微观机理铁磁质中自发磁化的小区域叫磁畴，磁畴中电子的自旋磁矩铁磁质中自发磁化的

9、小区域叫磁畴，磁畴中电子的自旋磁矩整齐排列。整齐排列。无无磁化方向与磁化方向与有有 整个铁磁质的总磁矩为零整个铁磁质的总磁矩为零同向的磁畴扩大同向的磁畴扩大磁化方向转向磁化方向转向的方向的方向使磁场大大增强使磁场大大增强外场撤去，被磁化的铁磁质受体内杂质和外场撤去，被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力的阻碍，不能恢复磁化前的状态。内应力的阻碍，不能恢复磁化前的状态。磁畴的磁磁畴的磁化方向化方向大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场2. 宏观磁化现象宏观磁化现象 磁滞回线磁滞回线铁磁质中铁磁质中不是线性关系不是线性关系 剩磁剩磁矫顽力矫顽力(1) 实验证明：各种铁磁质的磁化曲线都是实验证明：各种铁磁质的磁化曲线都是“不可逆不可逆”的，的， 具有磁滞现象具有磁滞现象讨论讨论(2) 不同材料，矫顽力不同不同材料，矫顽力不同铁铁磁磁质质大学物理简明教程大学物理简明教程磁介质中的磁场第10章 稳恒磁场(4) 铁磁材料的应用铁磁材料的应用HC 较小较小HC较大较大易磁化，易退磁易磁化，易退磁剩磁较强，不易退磁剩磁较强，不易退磁可作变压器、电机、可作变压器、电机、电磁铁的铁