ch16-有磁介质存在时的磁场课件

2.磁场强度及磁介质中的安培环路定理；第16章有磁介质存在时的磁场3.铁磁质的主要特性及其应用。1.磁介质磁化及其微观本质；主要内容教学要求1.了解磁介质的磁化及其微观解释;3.了解铁磁质的一些重要特性及应用.2.理解磁介质中安培环路定理的意义;作业：2－91一、磁介质磁介质的磁化：磁介质处于磁场中所表现出的一种状态；是磁场对磁场中物质的作用。§12-1磁介质磁化强度实验研究：IB0IB2磁介质：磁化了的物质也会产生附加磁场，对原磁场产生影响。这种影响原磁场的物质称为磁介质。介质中磁化产生的附加磁场磁介质中的磁场真空中的磁场即：相对磁导率r3磁介质分类弱磁性物质强磁性物质（铁磁质）顺磁质（与同向）r>1，增强原磁场逆磁质（与反向）r<1，削弱原磁场

（与同向，且远大于r>>1，大大增强原磁场5二、磁介质的磁化1.微观解释（以氧原子为例）电子绕核的轨道运动pm=9.2710-24J/T

电子自旋pm=9.2710-24J/T

原子核自旋pm<<9.2710-24J/T简单模型估算原子内电子轨道运动的磁矩：rPmv电子轨道运动周期电流磁矩角动量62.等效分子磁矩分子对外界产生的磁效应的总和用一个等效圆电流来代替，这个等效圆电流称为分子电流。其磁矩用表示。轨道磁矩上式对一个原子内所有电子的总轨道磁矩和总角动量也成立。量子力学理论给出同样的结果，但角动量和总磁矩是量子化的。顺磁质：逆磁质：7逆磁质产生附加磁场的经典解释：进动OzpmLpmpmLpm94.顺磁质和逆磁质的区别逆磁质:分子磁矩为零,附加磁矩是抗磁质产生磁效应的唯一原因.附加磁场与外磁场相反.顺磁质:分子磁矩>>附加磁矩,分子磁矩是产生磁效应的主要原因.为什么顺磁质在无外磁场时不显磁性？思考题：10介质的磁化实质上是分子磁矩的取向以及在外磁场作用下产生附加磁矩的作用。引入反映介质磁化程度的物理量，磁化强度矢量均匀磁化：非均匀磁化：单位：A·m-1三、磁化强度矢量11

分子电流因磁化而呈现出宏观电流，称为磁化电流。这个电流不伴随任何带电粒子的宏观位移，所以,又称为束缚电流。对于各向同性均匀介质，均匀磁化时，内部的分子电流相互抵消，而在介质表面各分子电流相互叠加。类比：电介质的极化过程质极化电荷束缚电荷E微观上宏观上132.磁化电流与磁化强度关系上式表明：面磁化电流密度等于磁化强度沿介质表面的切向分量引入辅助矢量－磁场强度注意:H,B不是原来的外场143.磁场强度与磁感强度的关系各向同性介质，实验证明代入磁场强度的定义式，得令15用安培环路定理求由代入求由求由求二、有磁介质时的磁场各量计算磁感强度磁化强度磁场强度区分三个概念：17例题：在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁质，已知螺绕环中的传导电流为I，单位长度内匝数为n，环的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为r和，求环内的和。r解：分析对称性，在环内任取一点，作同向圆，应用安培环路定理方向为圆环的切线方向。18环内无磁介质时上式说明环内充满均匀磁介质后，环内的磁感强度改变到环内是真空时的r倍。上式可作为磁介质相对磁导率的定义，实验中利用这个定义式测定r值。19§12-3铁磁质一、铁磁质的特性相对磁导率比较大，且随磁场强弱发生变化；有明显的磁滞效应；铁磁质磁化存在一居里点。21特点：1.起始磁化曲线非线性（H～B）r随H变化实验测量：HBOB～Hr～H通常把铁磁质试样做成环状，外面绕上若干线圈电流计测量I，磁通计测量B得到试样的H～B曲线。r22外磁场撤去后,仍能保留部分磁性存在，这种现象称为剩磁现象。铁磁质的初始磁化、消磁、反向磁化过程构成一图所示的闭合曲线，称为磁滞回线。由闭合曲线看到，B的变化总是落后于H的变化。这种现象称为磁滞现象.2.磁滞回线及磁滞现象HB磁滞回线各过程示意23存在居里点原因:铁磁质中的自发磁化区域磁畴受到剧烈的分子热运动的破坏，磁畴被瓦解,铁磁质的特性消失,过渡到顺磁质.不同的铁磁质居里温度亦不同.

铁磁质的磁滞及剩磁原因:用于磁畴的转向需要克服阻力（来自磁畴间的摩擦），因此当外磁场减弱或消失时磁畴并不按原来的变化规律退回原状，因而表现磁滞现象。当外磁场停止作用后，磁畴的某种排列被保留下来，使得铁磁质仍能保留磁性。25不同铁磁性物质的磁滞回线有很大差异。图示三种铁磁材料的磁滞回线。a）软磁材料b）硬磁材料c）矩磁铁氧体材料HBHBHB三、铁磁质的分类26思考题：有两根铁棒，外表完全一样。一根是磁铁，另一根不是磁铁。你怎样把他们区别开？不准把随便一根棒作磁针悬挂起来，或用任何其它仪器。中子没有电荷，但有磁矩。根据经典电磁学，这种情况是否可能？或者说，仅由此证据是否就可以说明经典电磁学已经不成立？把一枚铁钉放在靠近强磁铁的光滑桌面上，然后由静止释放，这枚铁钉就被磁铁所吸引。这枚铁钉冲击到磁铁之前的瞬间所具有的动能从何而来？27四、磁屏蔽原理在磁场中两种磁介质的交界面的两侧，由于相对磁导率不同，磁化强度也不同，因而界面两侧的磁场也不同。由安培环路定理和磁场高斯定理得到磁场的边界条件：由上式得12B1B2B2tB2nB1nB1t29