大学物理学电子教案ch10

第10章磁介质电磁吊是工厂车间用的一种起重吊车,它的优点是不需专门“抓物”机构,操作简便,特别适用于起吊铁屑等一类细物.本章内容§10.1磁介质的分类§10.2磁介质磁性的微观解释§10.3有磁介质时的磁高斯定理安培环路定理§10.4铁磁质§10.1

磁介质的分类主要内容：1.什么是顺磁质？2.什么是抗磁质？3.什么是铁磁质?

磁介质实验装置（如图所示）实验结果（线圈L1通有电流I）：环中无磁介质时磁场为。环中有磁介质时磁场为。相对磁导率:(反映磁介质对磁场的影响程度)磁化率:在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质。磁介质的分类顺磁质：抗磁质：减弱原场增强原场弱磁性物质(惰性气体、Li+、F-、食盐、水等)(过渡族元素、稀土元素、锕族元素等)顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1,即铁磁质（通常不是常数）具有显著的增强原磁场的性质强磁性物质(铁、钴、镍及其合金等)§10.2

磁介质磁性的微观解释主要内容：1.原子或分子的固有磁矩2.磁介质在外磁场中产生的附加磁矩3.束缚电流(磁化电流)10.2.1原子或分子的固有磁矩原子中电子的轨道磁矩原子中电子的自旋磁矩分子固有磁矩——所有电子磁矩的总和。抗磁质无外场作用时，对外不显磁性。顺磁质无外场作用时，由于热运动，对外也不显磁性。分子固有磁矩为零分子固有磁矩不为零10.2.2磁介质在外磁场中产生的附加磁矩以电子的轨道运动为例：无论电子轨道运动如何，外磁场对它的力矩总使它产生一个与外磁场方向相反的附加磁矩。与方向相反抗磁质分子的固有磁矩为零，附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外场方向相反——

抗磁质顺磁质分子的固有磁矩不为零，未加外磁场时，由于分子热运动，各分子磁矩的取向是杂乱无章的，在宏观上并不表现磁性;有外加磁场时，在磁力矩作用下，顺磁质内部分子磁矩将要转向外磁场方向有序的排列起来，这一加强外磁场的效应和与外磁场反方向的附加磁场相比，附加磁场完全被掩盖了，因此，在顺磁质内部外磁场被加强了——顺磁质。10.2.3束缚电流(磁化电流)分子固有磁矩等效为分子电流分子电流以充满各向同性均匀顺磁质的无限长螺线管为例在磁介质内部的任一处，相邻的分子电流的方向相反，互相抵消。顺磁质在磁介质表面处各点，分子电流未被抵消，形成束缚电流。介质中磁场由传导和束缚电流共同产生§10.3有磁介质时的磁高斯定理和安培环路定理主要内容：1.有磁介质时的磁高斯定理2.有磁介质时的安培环路定理3.磁场强度矢量10.3.1有磁介质时的磁高斯定理有磁介质时的磁场由传导电流和束缚电流共同产生磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线无论是否有磁介质存在,磁高斯定理都是普遍成立的。10.3.2有磁介质时的安培环路定理以充满各向同性均匀顺磁质的长直螺线管为例。螺线管内为真空时螺线管内充满各向同性均匀顺磁质时相对磁导率因而令——磁介质的磁导率令——磁场强度矢量磁场强度矢量沿所选闭合路径的线积分等于闭合路径所包围的传导电流的代数和——

的安培环路定理一无限长载流直导线，其外部包围一层磁介质，相对磁导率。(1)磁介质中的磁场强度和磁感应强度；(2)介质内表面上的束缚电流。例求解(1)根据磁介质的安培环路定理(2)计算介质内表面上的束缚电流§10.4铁磁质主要内容：1.铁磁质的磁化规律3.铁磁质的种类4.磁畴2.磁滞回线铁磁质的主要特征：(1)高磁导率；(2)非线性；(3)具有磁滞现象。10.4.1铁磁质的磁化规律磁滞回线1.铁磁质的磁化规律

剩磁矫顽力2.磁滞回线铁磁质的磁化过程是不可逆的——

磁滞现象。

讨论(4)铁磁质的磁化状态与铁磁质此前的磁化历史有关。(3)铁磁质中不是线性关系。(2)在磁化过程中有能量损失——磁滞损耗

。10.4.2铁磁质的种类HC

较小HC

较大易磁化，易退磁剩磁较强，不易退磁变压器、电机、电磁铁的铁芯永久磁铁软磁材料,硬磁材料,

说明铁磁质温度高于某一温度TC

时,铁磁质转化为顺磁质,此临界温度称为居里温度或居里点。10.4.3磁畴在铁磁质中，相邻电子之间存在着一种很强的“交换耦合”作用，使得在没有外磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来——磁畴无磁化方向与有——整个铁磁质的总磁矩为零同向的磁畴扩大磁化方向转向的方向使磁场大大增强外场撤去，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。磁畴的磁化方向本章小结1.磁介质的分类顺磁质抗磁质铁磁质2.磁介质的磁化顺磁质：分子的固有磁矩受力矩的作用,使分子的固有磁矩趋于外磁场方向排列。这种取向排列使得原磁场得到加强。抗磁质：它的分子没有固有磁矩，附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外场方向相反,使得原磁场得到减弱。束缚电流：磁介质被磁化后,在磁介质表面出现磁化电流。3.有磁介质时的磁高斯定理和安培环路定理(1)有磁介质时的磁高斯定理无论是