2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁介质的磁场

1、磁介质的磁场2-2-7 磁介质的磁场一、磁介质的磁化1、磁化 由于物质的分子(或原子)中存在着运动的电荷，所以当物质放在磁场中时，其中的运动电荷将受到磁力的作用而使物质处于一种特殊的状态中，这种现象叫做磁化。 磁化后的物质反过来又对磁场产生影响，我们称这种能影响磁场的物质为磁介质。2、磁介质分类 设没有磁介质时的磁感应强度为 Bo，附加磁场为 B，则磁介质中的总磁感应强度 B 是 Bo 和 B 的迭加，即：B = Bo + B (1) 非磁性物质 顺磁质：B Bo 介质中磁场增大 例如：锰、铬、铂、氮、氧等等。 抗磁质：B 1rB0Br1，B0B与同向，3、定性解释分子电流： 任何物质的分子中

2、，每个电子都在作环绕原子核的轨道运动，它们都可看成是一个很小的圆形电流，具有一定的磁矩，电子本身还有自旋，自旋也有磁矩，它们都要产生磁效应。如果把分子为一个整体，每个分子中各个电子对外界产生的磁效应的总和可以用一个等效的圆电流来表示，叫做分子电流。这些分子电流所具有的磁矩 pm 叫做分子磁矩。分子磁矩无外磁场时： 一些磁介质分子，分子磁矩 pm = 0 ； 另一些磁介质分子，分子磁矩 pm 0，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同，整个介质不显磁性。有外磁场时：(1) 分子磁矩转向一致，产生一个与外磁场 Bo 方向一致的附加磁场 B。 (2) 电子磁矩的附加磁矩pm 与外磁场 Bo 方向相反

3、，它又将产生一个与外磁场 Bo 方向相反的附加磁场 B 。pmBopmvfeipm 与 Bo 同向Bopmvfeipmpm 与 Bo 反向结论：不论电子磁矩与外磁场的方向一致或者相反，加上外磁场后总是产生一个与外磁场 Bo 方向相反的附加磁矩pm，它将产生一个与外磁场方向相反的附加磁场 B。抗磁质：当无外磁场时，分子中电子磁矩相 互抵消，分子磁矩总和 pm= 0。 在加上外磁场后，不存在分子磁矩 转向的效应，外磁场引起的附加磁 矩pm是这类介质磁化的唯一原因。 所以附加磁场 B 与外磁场 Bo 方向相反。顺磁质：在无外磁场时，各个电子的磁效应 不相互抵消，因而存在一 个永久的 分子电流，且分子

4、磁矩 pm 0 。 当存在外磁场时，外磁场在电子上 也引起附加磁矩。但分子固有磁矩 pm 比电子附加磁矩的总和 pm 大得多，以致 pm 可以忽略不计。 这样，顺磁质在磁场中的磁化主要 是由于 pm 的取向作用所引起。 因此其附加磁场 B 与外磁场 Bo 方向一致。二、介质中的安培环路定律有介质时：l（I + I ）Bdl.=00而对传导电流部分.lBdl=I000B/B = r0B = B / r0rlBdl.=I00rlB.dl=I00定义：rB0H = Hldl.=I oB =r0H = H 则有介质中的安培环路定律：B =r0H = H B H r0：磁感应强度：磁场强度：介质的磁导率

5、：介质的相对磁导率：真空磁导率c=ab矢量的叉乘问题c ab四指指向大拇指指向abcacb？但必然有1. 用矢量形式表示的毕奥萨伐尔定律4rdlI3dB=r4rdlI2=rr()dB I dlrIIdBrdlI1. 用矢量形式表示的毕奥萨伐尔定律4rdlI3dB=r4rdlI2=rr()aIIdBrdlI1. 用矢量形式表示的毕奥萨伐尔定律4rdlI3dB=r4rdlI2=rr()I直线电流的 B 与 IBII圆电流的 B 与 IBII1I2I3ll+I+-2. 安培环路定律回路与电流符号的关系Bldl.=I0qF=vB3. 洛仑兹力P=Fv= 0功率结论：洛仑兹力不作功F vqB4. 安培定

6、律dFB dlI=dF dlIBdFB dlIIIamp=BMmI S=pI l1 l2n=pmIoMBpmmp+BFF. /2Mn 5感应电动势的方向分四种情况讨论：0L绕行方向1.ddt00，1.nL绕行方向ddt00，i0 由定律得1.nL绕行方向i0与ddt00， 由定律得故iL方向相反。1.nLi绕行方向与ddt00，i0 由定律得故iL方向相反。0，nL绕行方向1.2.nLi绕行方向与ddt00， 由定律得故iL方向相反。ddt00，i01.2.nLi绕行方向nL绕行方向与ddt001.，i0 由定律得故iL方向相反。ddt002.，i0 由定律得nLi绕行方向nL绕行方向与ddt

7、001.，i0 由定律得故iL方向相反。ddt002.，i0 由定律得故i与L方向相同。nLi绕行方向nLi绕行方向03.， nL绕行方向ddt003.， nL绕行方向ddt003.，i0 由定律得 nL绕行方向与ddt003.，i0 由定律得故iL方向相反。 nLi绕行方向与ddt003.，i0 由定律得故iL方向相反。04. nLi绕行方向nL绕行方向与ddt003.，i0 由定律得故iL方向相反。ddt004.， nLi绕行方向nL绕行方向与ddt003.，i0 由定律得故iL方向相反。ddt004.，i0 由定律得nLi绕行方向nL绕行方向与003.，i0 由定律得故iL方向相反。ddt004.，i0 由定律得故i与L方向相同。ddtnLi绕行方向nLi绕行方向vBEk=fme=Edlki.E.dlk=vB()dldlll 6. 动生电动势非静电性电场的场强为：.di=vB()dl.dli=vB()dldll.fmv+Bv方向指向d l 为正d，vsin900cosdldl=B=vB()dl.dlv=vBdldl.cos()vBdldlBR，。求：动生电动势。vdlvBB+Rd 例3 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知：d，vsin900cosdldl=Bd=vB()dl.dlv=vBvBdldl.cos()vBdldlcosRd2