大学物理 第十二章 磁介质中的恒定磁场

第七次作业

答案11-9方向垂直纸面向里。11-15取各自向外的法向为正方向以截面的轴为圆心作半径为r的圆为积分回路11-19

第十二章磁介质中的恒定磁场12-1磁介质及其磁化一、磁介质及其分类电介质——电场——极化——产生附加电场磁介质——磁场——磁化——产生附加磁场介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度

实验表明：不同的物质对磁场的影响差异很大，将磁介质放入外磁场B0中，其磁感强度B与B0的关系为：——介质的相对磁导率磁介质的分类顺磁质抗磁质铁磁质（铁、钴、镍等）（铝、铬、锰、氧等）（铜、铅、铋、氢等）减弱原场增强原场弱磁性物质顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。通常不是常数具有显著的增强原磁场的性质——强磁性物质超导材料——完全抗磁性二、分子磁矩分子附加磁矩

原子中的电子由于绕核运动和自旋而形成电子磁矩，一个分子内所有电子磁矩的矢量和，称为分子磁矩。磁介质电子磁矩不完全抵消，整个分子有固有磁矩电子磁矩互相抵消，分子固有磁矩为零组成顺磁质的分子具有一定的磁矩分子磁矩

组成抗磁质的分子，无外磁场时，分子电流为0，没有分子磁矩。

在外磁场中,每个运动电子都要产生与外磁场方向相反的附加磁矩

同向时

反向时有外磁场时分子中每个电子的轨道运动将受到影响，产生附加磁矩无外磁场有外磁场顺磁质内磁场三、顺磁质和抗磁质的磁化顺磁质的磁化无外磁场时抗磁质分子磁矩为零抗磁质内磁场抗磁质的磁化分子附加磁矩为有外磁场时每个运动电子都要产生与外磁场方向相反的附加磁矩与外磁场方向相反分子附加磁矩可忽略注意

在顺磁质中，分子磁矩矢量和远远大于分子附加磁矩矢量和。

在抗磁质中，分子附加磁矩是抗磁质的磁化的唯一原因。12-2磁介质中的高斯定理和安培环路定理一、磁介质中的高斯定理磁介质中磁场二、磁介质中的安培环路定理安培环路定律磁化面电流Is螺线管内总的磁感应强度为：—绝对磁导率设js为圆柱面上单位长度的磁化面电流磁介质中的安培环路定律：说明1、在国际单位制中，磁场强度的单位为A/m。2、引入磁场强度后，安培环路定律的右边只包含传导电流，便于计算。3、磁场强度仅仅是一个辅助量，真正有意义的是磁感应强度。

例题同轴电缆由两同心导体组成，内层是半径为R1的导体圆柱，外层是半径分别为R2、R3的导体圆筒。两导体内电流等量而反向，均匀分布在横截面上，导体的相对磁导率为

r1，两导体间充满相对磁导率为

r2的不导电的均匀磁介质。试求在各区域中的B分布。

解：由安培环路定理，取半径为r的环路，则：12-3铁磁质一、铁磁质的特点(2)在铁磁质的磁场中，它的磁感应强度B并不随着磁场强度H按比例变化，即两者具有非线性关系。(1)

(3)

B的变化总落后于H的变化，这种现象叫磁滞。(4)各种铁磁质都有一临界温度，称居里点，在这温度以上的铁磁质失去铁磁性变为顺磁质。

铁:T=1040K镍:T=631K二、铁磁质的起始磁化特性磁滞回线

利用实验的方法，可以测绘出铁磁质的B与H之间的关系曲线——磁化曲线。(1)当磁场强度H从零逐渐增加时，磁感应强度B亦从零增加，其变化经历几个阶段：OA段——增加较慢AF段——增加较快Fa段——增加极为缓慢，之后几乎不再增加，磁化达到了饱和。

(2)当铁磁质到达饱和后，慢慢减小H值，B并不沿最初磁化曲线逐惭减小，即铁磁质的磁化过程并不是可逆的。Bs

——饱和磁感应强度磁滞回线从此曲线看，B的变化总落后于H的变化，这种现象叫磁滞。磁滞损耗：铁磁质反复磁化会使磁介质本身发热，造成能量损耗。磁滞损耗的大小与磁滞回线面积成正比三、铁磁性材料按磁滞回线分类软磁材料

磁滞损耗小，容易磁化，容易退磁，适用于交变磁场。如制造电机，变压器等的铁芯。硬磁材料

磁滞损耗较大，不易磁化，不易退磁，适合于制造永磁体。矩磁材料

适合于制作记录磁带及计算机的记忆元件。BHOBHOBHO四、铁磁质的磁化机理磁畴

在铁磁质中存在着许多体积很小的区