高中物理奥赛辅导参考资料之十一

磁场(cíchǎng)与介质相互作用第十一章第十一章磁场与介质的相互作用interactionofmagneticfieldandsubstancechapter11第一页，共22页。1本章(běnzhānɡ)内容本章内容Contentschapter11磁介质的磁化magnetizationofmagneticmedium磁介质中的安培环路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium铁磁质ferromagnetic第二页，共22页。2第一节ssss11.1磁介质的磁化magnetizationofmagneticmedium第三页，共22页。3介质(jièzhì)的磁化、磁导率+BBB0B0真空中介质被磁化后所产生的真空中介质内的介质的相对磁导率mr0BB介质的磁化(cíhuà)及相对磁导率磁介质第四页，共22页。4磁介质的分类(fēnlèi)

铜铝

铁顺磁质抗磁质铁磁质mr1且~~1~~1且mrmr11磁介质的分类(fēnlèi)及举例1+101-10-5~~~~~~105-4第五页，共22页。5顺磁质磁化(cíhuà)微观机制B0真空中介质的分子磁矩(分子中的电子自旋和绕核运动B无外场(wàicháng),磁矩随机取向,相互抵消.顺磁质的磁化(cíhuà)微观机制0B0BB施加,顺磁质的与同向.,第六页，共22页。6抗磁质磁化(cíhuà)微观机制B0真空中抗磁质的磁化微观(wēiguān)机制B抗磁质的电子(diànzǐ)磁矩矢量和近乎零.(顺磁质亦有此效应,其影响相对较小).0B0BB施加,引起感应分子电流(无阻),所形成的与反向.第七页，共22页。7磁化(cíhuà)电流B0外表形成磁化(cíhuà)电流磁化(cíhuà)电流与磁化(cíhuà)电流密度l磁化电流IssjIsl磁化电流密度内局部子电流抵消第八页，共22页。8第二节ssss11.2磁介质中的安培环路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium第九页，共22页。9磁介质安培环路(huánlù)定理mr(剖面)磁介质中的安培(ānpéi)环路定理BL回路的环流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sIr0PLmr介磁质载流螺线环N匝s导线中的传导电流Ic介质表面的磁化电流I?能有更方便的表达吗第十页，共22页。10续7磁介质中的安培(ānpéi)环路定理(续)r0PLmr介磁质载流螺线环N匝BL回路的环流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sI?能有更方便的表达吗其中Bp2rBhdlL0BmrB,,SiIciIcN0Bm0IcNp2r,.得BhdlLm0mrSiIcimSiIcihdlLBmSiIci即令HBmH,称磁场强度()Am-1hhdlLHSiIci磁介质中的安培环路定理BHmm0mrm,第十一页，共22页。11例题(lìtí)IImr1mr2例题(lìtí)两长直载流同轴薄导体(dǎotǐ)圆筒筒间填满两层磁介质B求介质内的分布R1LrOR2RIp2rldHp2r0HcoshdlHLp2r0H00ld应用介质中的安培环路定理Hp2rI0mB12mr1mr2介质内介质内m1Hmr1p2rIBm2H0mmr2p2rI得r()1RRr()RR2第十二页，共22页。12磁介质中的高斯定理磁介质中的高斯定理磁介质sB任意封闭曲面sdh0Bs通过磁介质磁场中任一封闭曲面的磁通量均应等于零.第十三页，共22页。13第三节ssss11.3铁磁质ferromagnetic第十四页，共22页。14铁磁质的磁滞(cízhì)现象铁磁质磁化的磁滞现象(xiànxiàng)动画示意IBH铁磁质霍耳器件探头螺线环0-+高斯计测B电流计测IHI()80-+饱和(bǎohé)剩磁矫顽力第十五页，共22页。15磁滞回线HOBsB饱和磁感应强度剩磁BrHc矫顽力磁滞回线IBH铁磁质霍耳器件探头螺线环0高斯计测B+电流计测IH8I()0+实验电路简图第十六页，共22页。16常见(chánɡjiàn)的铁磁材料三类(sānlèi)常见的铁磁材料及其磁滞回线形态HBOHBOHBO软磁材料硬磁材料矩磁材料矫顽力小,易充退磁.如纯铁硅钢等.用于电机变压器继电器等的铁芯.矫顽力大,剩磁也大.如锰镁铁氧体等用于电磁仪表扬声器等的永久磁铁.剩磁值接近饱和值.如碳钢钡铁氧体等.两剩磁态可控翻转,用于计算机儲存元件.第十七页，共22页。17铁磁质磁化微观(wēiguān)机制用金相显微镜观察到抛光钢材样品表面上铁粉在磁畴边界上聚集.铁磁质的磁化微观(wēiguān)机制磁畴铁磁质的自发磁化小区域(由电子自旋磁矩引起)用偏振光显微镜观察到的石榴石单晶磁性薄膜的迷宫式磁畴.第十八页，共22页。18续14铁磁质的磁化微观(wēiguān)机制〔续〕H0HHHH

各磁畴磁化方向混乱，整体不显磁性.畴壁运动

磁畴的自发磁化方向与外场方向相同或相近的磁畴体积扩大,反之缩小.磁畴壁发生运动.磁畴转向

磁畴的自发磁化方向转向外场方向.饱和

全部磁畴方向均转向外场方向.磁滞现象(xiànxiàng)及剩磁,是因磁化时磁畴相互摩擦发热,使过程不可逆.第十九页，共22页。19铁磁质的居里点铁磁质的居里点铁磁质被加热达到某一临界温度时,便会失去自己的特性而成为顺磁质.这一临界温度称为居里点cT.2413690K