稳恒电流的磁场详解演示文稿

1、稳恒电流的磁场详解演示文稿1第一页，共一百零九页。（优选）稳恒电流的磁场2第二页，共一百零九页。8-1 恒定电流一 .电流 电流密度 在稳恒电流的情况下，一条导线中各处电流强度相等，与导线的横截面积无关。IS图8-1I 在静电平衡下, 导体内部的场强处处为零。 因而静电平衡下的导体中无电荷作宏观定向运动，即导体中无电流。 若将导体的两端接到电源上, 导体中便有持续的电流，这种存在导体中的电流称为传导电流。3第三页，共一百零九页。(8-1) 电流密度矢量 J 的大小等于垂直于电流方向流过单位面积的电流强度,IS图8-1I电流强度不能说明电流通过截面上各点的情况，引入电流密度矢量说明。方向与该点正

2、电荷的运动方向相同，与电流同向。 与该点的场强方向相同。4第四页，共一百零九页。二 .电流连续性方程实验证明：在一个孤立系统内，总的电荷量始终保持不变。这个事实叫做电荷守恒定律。表示为：5第五页，共一百零九页。I=n sq故电流密度为j=nq(8-2) 例题8-1 设导体中载流子的电量为q,单位体积内的载流子数为n,平均漂移速度为，求导体中的电流密度。 凡在此柱体内的电荷在单位时间内都会通过S面，所以S图8-2I 解：在单位时间内载流子漂移的距离，6第六页，共一百零九页。三. 电源的电动势 图8-3I如图，在连接的瞬间，电荷沿着导线流动，形成电流。电流存在一瞬间。要维持电路中的稳恒电流，怎么办

3、？使正极板上减少了的正电荷得到补充。要使正极板上减少了的正电荷得到补充，就要有一种非静电力不断地将正电荷从负极搬运到正极。7第七页，共一百零九页。图8-4AB在非静电力不断地将正电荷从负极搬运到正极的过程中，电源就是这种装置。 为了描述电源把其他形式的能量转变为电能的本领,引入电动势的概念：将单位正电荷绕闭合电路一周的过程中,电源中的非静电性电场力所作的功, 称为电源的电动势。即非静电力克服静电力作功，将其他形式的能转换为电路中的电能。电场力与正电荷移动方向相反，电场力作负功。正电荷受静电力。化学电池，发电机，太阳能电池都是电源。8第八页，共一百零九页。 对非静电力只存在部分电路(电源内部)的

4、情况，电动势应为 则电源的电动势为I图8-3 这个式子的意义是：将单位正电荷从电源负极沿内电路移到电源正极的过程中, 非静电场力所作的功,就是电源的电动势。 用Ek表示电源内的非静电性电场，(8-3)(8-4)9第九页，共一百零九页。 1.电动势是标量,但有方向。I图8-32.电动势的表示法图8-5 我们通常把电源内从负极指向正极的方向, 也就是电势升高的方向, 规定为电动势的方向。10第十页，共一百零九页。 在导体中取一如图所示的极小的直圆柱体 , 由欧姆定律有 是导体的电导率。(8-3)dSdlVV+dV图8-6dI四 欧姆定律 焦耳-楞次定律11第十一页，共一百零九页。I=n sq根据电

5、流密度的概念J=nq 例题 设导体中载流子的电量为q,单位体积内的载流子数为n,平均漂移速度为，求导体中的电流密度。 解 凡在此柱体内的电荷在单位时间内都会通过S面，所以12第十二页，共一百零九页。2.恒定电场 导体内各点电流密度的大小和方向都不随时间变化时即为恒定电流性质：通过任意封闭曲面的恒定电流为零说明：恒定电流的情况下，导体内部电荷分布不随时间变化。不随时间变化的电荷分布将会产生一个不随时间变化的电场恒定电场。13第十三页，共一百零九页。8-2 磁感应强度 一.磁力和磁场1.磁铁的磁现象 “慈石召铁”,条形磁铁吸引铁屑。悬挂的条形磁铁自动指向南北.磁极间存在相互作用力: 在历史上很长一

6、段时期里,人们曾认为磁和电是两类截然不同的现象。将磁铁吸引铁钴镍的性质叫磁性。将吸引铁屑多的两端叫磁极。磁针也自动指向南北。将指南的一极叫南极，将指北的一极叫北极。同极相斥，异极相吸。14第十四页，共一百零九页。INS图8-7 1819年,奥斯特实验首次发现了电流与磁铁间有力的作用(见图8-7),才逐渐揭开了磁现象与电现象的内在联系。 磁铁对载流导线也有力的作用； 磁铁对运动电荷也有力的作用, 图；电流与电流之间也有力的相互作用，图. 以上磁铁间的作用力、磁铁和电流间的相互作用力，电流与电流间的相互作用力统称磁力。2.磁力15第十五页，共一百零九页。1882年,安培对这些实验事实进行分析的基础

7、上，提出了物质磁性本质的假说： 一切磁现象都起源于 电流，起源于 电荷运动。通电导线的磁性，起源于传导电流；磁铁的磁性，起源于分子电流；电磁波的磁性，起源于位移电流；结论：磁和电不可分。磁场就是电流的磁场。电流1磁场电流2运动电荷磁场运动电荷16第十六页，共一百零九页。二、磁场由电流在周围空间激发的一种特殊物质物质性表现：磁场对电流或运动电荷能施力的作用磁场能对载流导体做功磁场具有能量磁场能与其他物质相互作用使磁介质磁化特殊性表现： 区别于实体物质，具有空间叠加性。 区别于电场，磁场只存在于运动电荷周围， 只存在于电流周围。17第十七页，共一百零九页。如何描述磁场？定量描述：定性描述：三、磁感

8、应强度B目的：出发点：准备工作：sI图8-8条件：I 很小，其磁场对待研究的磁场无影响S很小，其范围内待研究磁场的性质处处相同磁感应强度矢量B磁感应线图描述磁场的强弱和方向的空间分布磁场对载流的线圈有磁力矩的作用试验线圈18第十八页，共一百零九页。sI图8-8(8-5)pm=IS 特征量：方向：方向为试验线圈平面正法线方向的单位矢量。具体研究： 在磁场中给定点，放置不同的磁针，其N极都指向同一个方向。说明此特殊方向与磁针无关，只决定于场源电流。pm=IS大小:现象1：磁矩pm19第十九页，共一百零九页。sI图8-8当试验线圈的 沿此特殊方向时，方向所受磁力矩M=0称线圈的这个位置为其平衡位置。

9、现象2：当试验线圈的 偏离此特殊方向时，方向线圈所受磁力矩M的大小不同；当试验线圈的 与此特殊方向垂直时，磁力矩M最大。方向20第二十页，共一百零九页。现象3：对一给定点，改变试验线圈的磁矩：磁矩pm增大，磁力矩Mmax增大.比值与试验线圈无关！ 以上分析：在场中给定点，比值 及其特殊方向反映了该点磁场的性质。可以将二者结合起来作为一个物理量，用以描述该点磁场的性质。sI图8-821第二十一页，共一百零九页。 以上分析：在场中给定点，比值 及其特殊方向反映了该点磁场的性质。定义：磁感应强度B大小：单位：特斯拉（T）方向：试验线圈在该点处于平衡位置时的 方向注意：定义磁感应强度矢量还有多种方法。

10、sI图8-822第二十二页，共一百零九页。四.磁感应线(磁力线) 为了形象地描述磁场, 引入磁感应线(也称磁力线)。 磁力线上每一点的切线方向与该点的磁感应强度B的方向一致。 通过某点垂直于磁场方向的单位面积上的磁力线条数等于该点B的大小。23第二十三页，共一百零九页。 磁力线有以下特点: (1)磁力线是无头无尾的闭合曲线(或两端伸向无穷远处)。所以磁场是涡旋场。 (2)磁力线与载流电路互相套合(即每条磁力线都围绕着载流导线)。 (3)任两条磁力线都不相交。 图8-924第二十四页，共一百零九页。 磁场中,通过一给定曲面的磁力线数目,称为通过该曲面的磁通量。五 .磁通量 磁通量是标量，其正负由

11、角确定。对闭合曲面来说,我们规定取向外的方向为法线的正方向。这样： 磁力线从封闭面内穿出时，磁通量为正； 磁力线从封闭面外穿入时，磁通量为负。通过匀强磁场中面积为S的平面的磁通量应为(8-7)(8-6)在国际单位制中,磁通量的单位为韦伯(wb)。25第二十五页，共一百零九页。 真空中，电流元Idl 在P点产生的磁场为 8-3 毕奥-萨伐尔定律！ 上式称为毕奥-萨伐尔定律。 1.公式中的系数是SI制要求的。真空的磁导率：o=410-7(8-8)2. r是从电流元Idl 指向场点P的矢量。 r是电流元Idl 到P点的距离。图8-9IdlPr26第二十六页，共一百零九页。大小：Idl=电流I线元长度

12、dl。方向：电流I的方向；4.磁场的大小：(8-9) 方向：由右手螺旋法则确定(见图8-11)。3.电流元Idl 是 矢量。B是Idl与r 之间的夹角。(8-8)B图8-11图8-10IdlPr27第二十七页，共一百零九页。思想:化整为零，集零为整 5. 对载流导体求磁感应强度B将载流导体分成若干电流元Idl,求dB载流导体产生的磁感应强度(8-8)(8-10)应当注意：上面的积分是求矢量和。28第二十八页，共一百零九页。例题8-1 求直线电流的磁场。 解 选坐标如图, 方向：垂直纸面向里(且所有电流元在P点产生的磁场方向相同);所以直线电流在P点产生的磁场为 电流元Idx在P点所产生的磁场为

13、Pa图8-12.IxIdxrox29第二十九页，共一百零九页。 由图8-12可以看出: x=atg( -90 )=-actg 完成积分得12P点磁场方向: 垂直纸面向里。BIPa图8-12.IxIdxrox30第三十页，共一百零九页。注意： 1.上式中的a是直电流外一点P到直电流的垂直距离。 2. 1和 2是直电流与(直电流端点与场点P的)连线的夹角。 应取同一方位的角。(8-11)2PI1a图8-1331第三十一页，共一百零九页。 讨论: (1)对无限长直导线, (8-12)IB1=0, 2=,则有2PI1a图8-1332第三十二页，共一百零九页。P (2)如果P点位于直导线上,求P点磁场I

14、dlI=0 如果P点位于直导线的延长线上,则P点的磁感应强度也必然为零。如果P点位于直导线上或其延长线上,则P点的磁感应强度必然为零。 如果P点位于直导线上,则P点的磁感应强度必然为零。33第三十三页，共一百零九页。 例题8-2 直电流公式的应用。P点磁场：AB：BC：12(1)P点磁场:APaBICI图8-1434第三十四页，共一百零九页。(2)边长为a的正方形中心 O点:A点磁场：11= 45 ,2= 135a2211= 45 ,2= 90aI.o2A图8-15aI.o35第三十五页，共一百零九页。 (3)边长为a的正三角形中心o点的磁场。 电流I经三角形分流后, 在中心o点产生的磁场为零

15、。 CD段在三角形中心o点产生的磁场也为零。只有AB段在三角形中心o点产生磁场：IABora图8-16ICD36第三十六页，共一百零九页。 (4)在一半径为R的无限长半圆筒形金属薄片中，沿长度方向有电流I流过，且电流在横截面上均匀分布。求半圆筒轴线上一点的磁场强度。 解 用长直导线公式积分。Bx =2Rsin-IdBoxy图8-17Rd37第三十七页，共一百零九页。 例题8-3 圆电流轴线上一点的磁场。 解 由对称性可知，P点的场强方向沿轴线向上。sin有 B=即(8-13)B图8-18IRxpdBrIdldB38第三十八页，共一百零九页。在圆电流的圆心o处,因x=0,故得 (8-14) 由于

16、各个电流元在圆心处产生的磁场方向相同，因此，如半圆弧圆心处的磁场：B=当然，圆心之外这个结论就不正确了。 一段圆弧形电流在圆心处产生的磁场就是圆电流在圆心产生磁场乘以(圆弧弧长与圆周长之比)。B图8-18IRxpdBrIdldBo39第三十九页，共一百零九页。例题8-4 直电流和圆电流的组合。圆心o:Bo=方向：垂直纸面向外。方向：垂直纸面向里。boR图8-19IIacdIbefRro图8-20cdIa40第四十页，共一百零九页。 电流I经圆环分流后, 在中心o点产生的磁场为零。方向：垂直纸面向里。1l12l2IRoBCD图8-21AI圆心o:41第四十一页，共一百零九页。圆心o点的磁场:方向

17、：垂直纸面向外。ICD图8-22BAIRo42第四十二页，共一百零九页。(1= 0 ,2= 60 )圆心o点的磁场:212oR60BACD图8-2343第四十三页，共一百零九页。 例题8-5 一均匀带电圆盘，半径为R，电荷面密度为, 绕通过盘心且垂直于盘面的轴以的角速度转动，求盘心的磁场及圆盘的磁矩。解 将圆盘分为若干个圆环积分。 带电圆环旋转时产生的电流强度为环上的电量盘心的磁场：.oRrdr2 roq图8-24Is44第四十四页，共一百零九页。圆盘的磁矩:.oR图8-25rdr方向：垂直纸面向里。(8-15)Pm=IS 45第四十五页，共一百零九页。 例题8-6 一半径为R的均匀带电半圆弧

18、，单位长度上的电量为，绕其直径所在的直线以角速度匀速转动，求圆心o处的磁场。 解 半圆弧旋转起来，象一个球面，可划分为若干圆电流积分。Ro图8-26图8-27xro46第四十六页，共一百零九页。注意到：r=Rsin, 于是建立如图11-23所示的坐标系。图8-28Rodxr47第四十七页，共一百零九页。 由于磁力线是闭合曲线，因此通过任一闭合曲面磁通量的代数和(净通量)必为零,亦即一. 恒定磁场的高斯定理这就是磁场的高斯定理。 在静电场中,由于自然界有单独存在的正、负电荷,因此通过一闭合曲面的电通量可以不为零,这反映了静电场的有源性。而在磁场中,磁力线的连续性表明,像正、负电荷那样的磁单极是不

19、存在的,磁场是无源场。(8-16)8-4 恒定磁场的高斯定理与安培环路定理48第四十八页，共一百零九页。 将半球面和圆面组成一个闭合面，则由磁场的高斯定理知，通过此闭合面的磁通量为零。-B r2cos 这就是说，通过半球面和通过圆面的磁通量数值相等而符号相反。于是通过半球面的磁通量就可以通过圆面来计算：。S图8-29B 例题8-7 在匀强磁场B中，有一半径为r的半球面S,S边线所在平面的法线方向的单位矢量 和B的夹角为 ,如图8-29所示，则通过半球面S的磁通量为49第四十九页，共一百零九页。 真空中, 安培环路定理的数学表示式如下： 1.I内是闭合路径l所包围的电流的代数和。 这就是说，B的

20、环流完全由闭合路径l所包围的电流确定，而与未包围的电流无关。包围以闭合路径l为边界的任一曲面上流过的电流。 电流的正负规律是:当闭合路径l的方向与电流方向呈右手螺旋关系时，电流I就取正号;反之,取负号。 这个定理的表述为：在真空中，磁感应强度B沿任何闭合路径l的线积分(亦称B的环流)等于该闭合路径l所包围的电流强度的代数和的o倍。(8-17)二. 安培环路定理50第五十页，共一百零九页。 即：右手拇指伸直,弯曲四指与闭合路径l的方向一致时, 拇指的指向即为电流的正方向。(8-17)lI1I2I3lII51第五十一页，共一百零九页。3.适用条件：稳恒电流(闭合电路)。 2.应该强调指出,安培环路

21、定理表达式中右端的I内虽然只包括闭合路径l所包围的电流的代数和,但在式左端的B却是空间所有电流(闭合路径l内外的电流)产生的磁感应强度的矢量和。(8-17)图8-30IIl52第五十二页，共一百零九页。SI (圆面)0 (曲面S)于是得B=0正确答案请见例题14-2。例如, 对有限长直电流, P点磁场：rPI图8-31(8-17)53第五十三页，共一百零九页。 例题8-8 设无限长圆柱体半径为R,电流I沿轴线方向,并且在横截面上是均匀分布的。求:(1)圆柱体内外的磁场；(2)通过斜线面积的磁通量。 解 (1)由对称性可知，磁场方向为圆周切线方向，满足右手螺旋关系。 I内是以r为半径的圆面上流过

22、电流的代数和。旋转对称选半径r的圆周为积分的闭合路径，如图8-32所示。 r是场点到轴线的距离; rBl由安培环路定理：RI图8-3254第五十四页，共一百零九页。 设电流密度为J.r22 ro2 roI旋转对称rBRI图8-3255第五十五页，共一百零九页。(2)通过斜线面积的磁通量:2RlrBRI图8-32drds56第五十六页，共一百零九页。 例题8-9 一长直圆柱体内有一长直柱形空腔，两轴线平行且相距a，柱体中的电流密度为J,求空腔中的磁场强度。 解 空腔柱体的磁场可看作是两个流有反向电流J的实心长直柱体的叠加。or1B1由上题计算结果可知：+=JJor2B2r1aooJ图8-33pr

23、2B1B257第五十七页，共一百零九页。空腔中的场强: 可见，空腔中的磁场是一个匀强磁场：大小： 方向：y轴正方向(即垂直于连心线oo)。r1aooJ图8-33pr2B1B212r1r2ooaxyB2B11258第五十八页，共一百零九页。raooJ图8-33P.讨论: 图中P 点的磁场:实心柱体内:实心柱体外:59第五十九页，共一百零九页。 例题8-10 一半径为a的长直圆柱体和一内外半径分别为b和c(ab0,则 f 的方向与B 的方向相同; 若q0的空间中,且B垂直纸面向内,如图8-49所示。一电子在纸面内以与x=0的界面成角的速度进入磁场。求电子在y轴上的入射点和出射点间的距离，以及y轴与

24、电子在磁场中的轨道曲线包围的面积。 解 电子进入磁场后，作圆运动，如图8-49所示。 找出圆心o，加辅助线oA、oB。 入射点和出射点间的距离:AB=2Rsiny轴与轨道曲线包围的面积:o图8-49xyABRo77第七十七页，共一百零九页。 例题8-16 半导体的大小abc=0.30.50.8cm3 , 电流I=1mA(方向沿x轴), 磁场B=3000Gs(方向沿z轴)，如图8-50所示；测得A、B两面的电势差uA-uB=5mv, 问: (1)这是P型还是N型半导体？(2)载流子浓度n=? 解 (1) 由uAuB , (2)由公式代入I=10-3A, B=0.3T, b=0.310-2m, V

25、H=510-3v, 得： n=1.251020个/m3。IabcxyzBAB图8-50判定是N型。78第七十八页，共一百零九页。 例题8-17 如图8-51所示, 空间存在匀强电磁场：电场E沿y轴，磁场B沿z轴。将一点电荷+q在坐标原点静止释放，简述它将作什么样的运动。若轨道最高点P(x,y)处的曲率半径=2y，求：该电荷的最大速率。 解 电荷+q受电场力的作用由静止开始运动，同时又受到洛仑兹力 的作用，于是作旋轮线运动。在P点速率最大:=2y 因洛仑兹力不作功, 所以解得：fefm.P(x,y)xEz+qy图8-51B79第七十九页，共一百零九页。大小：dF=IdlBsin方向： 即：dF

26、的方向垂直于Idl 和B组成的平面，指向由右手螺旋确定。IdlBF图8-34 实验表明: 电流元Idl 在磁场B中受的作用力(安培力)为(8-23)8-6 磁场对载流导线的作用一.安培定律80第八十页，共一百零九页。 对于放置在均匀磁场中长度为l的直载流导线,其所受的安培力为其大小： F=IlBsin方向：=I lB (8-25)对载流导体，可分为若干电流元积分：(8-24)I图8-35Bab=ab81第八十一页，共一百零九页。 例题8-18 在均匀磁场B中有一段弯曲的导线ab,通有电流I, 求此段导线受的磁场力。 解 弯曲导线ab可分为若干电流元积分： 可见, 在匀强磁场中,弯曲导线受的磁场

27、力等于从起点到终点的直导线所受的磁场力 。 力的大小：F=IlBsin 力的方向: 垂直纸面向外。IBab图8-36Idl直载流导线受的安培力:l82第八十二页，共一百零九页。又如，匀强磁场中的导线：圆弧受的力：力的方向垂直纸面向外。RBaboIoRIabB直载流导线受的安培力:圆弧受的力：83第八十三页，共一百零九页。 例题8-19 如图8-37所示，无限长直电流I1和线段AB(AB=L,通有电流I2)在同一平面内,求AB受的磁力及对A点的磁力矩。 解 由于每个电流元受力方向相同(如图示)， 由公式 dF=IdlBsin 得M=I2I1图8-37dABdFxdx84第八十四页，共一百零九页。

28、 例题8-20 将半径R的圆电流I1置于无限长直电流I2的磁场中,长直导线与圆电流直径重合且相互绝缘,求圆电流I1所受的磁力。 解 在圆电流上取电流元I1dl, 由对称性可知，圆环受的合力沿x轴的正方向, 而大小为F=xyo图8-38I1I2dFxRyI1dldFI1dl 此电流元受磁力的方向沿半径指向圆外,其大小为85第八十五页，共一百零九页。二 .磁场对载流线圈的作用 一N匝的刚性矩形平面载流线圈处于匀强磁场中，如图8-39所示，求它受的力和力矩。f1f2f2由F=IlBsin ， 可知：ab: f1=bc：f2 =NIl2B, 方向垂直纸面向外;da：f2=NIl2B, 方向垂直纸面向内

29、。 可见，ab和cd边受的力大小相等而方向相反,所以合力为零,也不产生力矩。cd：f1=NIl1Bsin , 方向向下。 显然，bc和da边受的合力也为零。但这对力偶对中心轴要产生力矩。 f1Il1Bsin , 方向向上；N图8-39abcdIl1l2B86第八十六页，共一百零九页。M =f22. 但 pm=NIl1l2，所以磁场对线圈力矩的大小可表示为M= pmBsin (8-16)用矢量式来表达，就是M= pmB(8-17)力矩M的方向：沿中心轴线向上。 上式对任意形状的平面线圈也都适用。Mf2f2图8-39abcdIl1l2Bl1Ba(d)b(c)f2f287第八十七页，共一百零九页。

30、例题8-21 半径为R的圆盘,带有正电荷,其电荷面密度 =kr, k是常数, r为圆盘上一点到圆心的距离,圆盘放在一均匀磁场B中,其法线方向与B垂直。当圆盘以角速度绕过盘心o点,且垂直于圆盘平面的轴作逆时针旋转时,求圆盘所受磁力矩的大小和方向。 解 可将圆盘分为无限多个圆环积分。 由M= pmBsin ，圆盘所受的磁力矩为 r2BM=由pmB 可知，M 的方向垂直B向上。RBo图8-40rdrdI88第八十八页，共一百零九页。 解 (1) 由M=pmBsin，得M=IabJ=M/=2.1610-3 (kg.m2)(2)磁力所作的功为= IabBsin60Bsin(90- ) 例题8-22 一矩

31、形线圈ab =105cm2，I=2A,可绕y轴转动，如图8-41所示。当加上B=0.5 i (T)的均匀外磁场(B与线圈平面成=30角)时，线圈的角加速度为=2rad/s2， 求:(1)线圈对oy轴的转动惯量J=? (2)线圈平面由初始位置转到与B垂直时磁力所作的功。 yzo图8-41BxabI89第八十九页，共一百零九页。 1.磁介质的种类 在考虑物质与磁场的相互影响时,我们把所有的物质都称为磁介质。8-7 磁介质的分类 电场中，电介质极化后，在均匀电介质表面出现极化电荷，于是电介质中的电场为 与此类似，磁场中，磁介质磁化后，在均匀磁介质表面出现磁化电流，于是磁介质中的磁场为式中, r叫磁介

32、质的相对磁导率,它随磁介质的种类和状态的不同而不同。对真空， r=1。B=Bo+B =rBo (8-27)90第九十页，共一百零九页。 抗磁质相对磁导率r略小于1的磁介质。 顺磁质相对磁导率r略大于1的磁介质。 铁磁质相对磁导率r1 , 而且还随外磁场的大小发生变化的磁介质。 为什么各类磁介质的相对磁导率r有如此的不同呢?这就要从它们在外磁场的作用下的磁化机理的不同说起。 B=Bo+B =rBo (8-27)91第九十一页，共一百零九页。 根据物质结构理论,分子中的电子绕核运动,同时又自旋。这些运动产生的磁效应，可用一个圆电流来等效。分子磁矩2.抗磁质和顺磁质的磁化 pmI图8-56 无外加磁

33、场时,抗磁质分子的固有磁矩pm为零,分子不显磁性,从而整块抗磁质也不显磁性。 这个等效的圆电流称为分子电流,相应的磁矩pm称为分子的固有磁矩。 顺磁质分子的固有磁矩pm虽不为零,但由于分子的热运动,分子磁矩取每一个方向的概率是一样的, 因此对一块顺磁质来说,分子磁矩的矢量和为零,故也不显磁性。92第九十二页，共一百零九页。电子进动与附加磁矩 分子中的电子受到洛仑兹力的作用,除了绕核运动和自旋外,还要附加一个以外磁场方向为轴线的转动,从而形成进动。 pm图8-58 电子的进动pmfmBo 电子进动的结果是: 产生一个和外磁场Bo方向相反的附加磁矩pm。在外磁场Bo作用下,图8-57 陀螺的进动9

34、3第九十三页，共一百零九页。抗磁质和顺磁质的磁化 抗磁质 附加磁矩pm是产生磁效应的唯一原因。 附加磁矩pm产生的磁场B的方向总是与外磁场Bo的方向相反,因此抗磁质中 B=Bo+BBo这是顺磁性的重要表现。 94第九十四页，共一百零九页。Bo图8-598-8 磁化强度和磁化电流 一块顺磁质放到外磁场中时,它的分子的固有磁矩要沿着磁场方向取向,如图12-4所示。 考虑和这些磁矩相对应的分子电流,可以发现：在均匀磁介质内部，各处电流的方向总是有相反的,结果相互抵消。 只有在横截面边缘处，分子电流未被抵消,形成与横截面边缘重合的一层圆电流。这种电流叫做磁化电流。pm磁化电流95第九十五页，共一百零九

35、页。 磁化电流是分子内的电荷运动一段段接合而成的,不同于金属中自由电子定向运动形成的传导电流, 所以也叫束缚电流。 磁化电流在磁效应方面与传导电流相当,但是不存在热效应。 在外磁场中的作用下，均匀磁介质的表面上出现磁化电流的现象叫做磁介质的磁化 。96第九十六页，共一百零九页。一 .磁化强度单位体积内分子磁矩的矢量和 二 .磁化电流 由于磁化电流是磁介质磁化的结果,所以磁化电流和磁化强度之间一定存在着某种关系。 为简单起见,我们用长直螺线管中的圆柱体顺磁介质来说明它们的关系。 (8-26)97第九十七页，共一百零九页。 设圆柱体顺磁介质长L,横截面积为S,磁化电流面密度(即沿轴线单位长度上的磁

36、化电流强度)为J,则此磁介质中的总磁矩为按磁化强度的定义 ，有=磁介质中分子磁矩的矢量和JLS=| pmi|即磁化电流面密度J 等于磁化强度M的大小 。LMS图8-60(8-27)98第九十八页，共一百零九页。 一般情况下, J=M可写成下面的矢量式: 取如图8-61所示的矩形闭合路径l, 则磁化强度的环流为 可见，磁化强度的环流(磁化强度沿闭合路径l的线积分)等于该闭合路径l所包围的磁化电流的代数和。(8-29)闭合路径l所包围的磁化电流的代数和(8-28)M图8-61lab99第九十九页，共一百零九页。式中, Io内和 I内分别是闭合路径l所包围的传导电流和磁化电流的代数和。(8-31)8-9 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 一.磁介质中的磁场B=Bo+B=rBo (8-30)二.磁介质中的安培环路定理传导电流磁