物理-磁场中的磁介质

一磁介质磁化强度1磁介质对磁场影响介质磁化后附加磁感强度介质中总磁感强度真空中磁感强度真空中磁感强度铁磁质：在外磁场中能产生很强与外场同方向附加磁场。顺磁质：附加磁场与外磁场同向抗磁质：附加磁场与外磁场反向顺磁质：附加磁场与外磁场同向抗磁质：附加磁场与外磁场反向1第1页—相对磁导率抗磁质（比如铜）顺磁质（比如铝）坡莫合金纯铁硅钢工程上取弱磁质铁磁质（铁、钴、镍及其合金，铁氧体）2第2页“分子电流”模型问题提出

为何物质对磁场有响应?

为何不一样类型物质对磁场有不一样响应,即含有不一样磁性？与物质内部电磁结构有着亲密联络安培分子电流磁介质“分子”相当于一个环形电流，含有磁矩——分子磁矩，在外磁场作用下能够自由地改变方向3第3页2

分子磁矩电子轨道磁矩电子自旋磁矩S:自旋角动量4第4页

磁矩(轨道、自旋磁矩)和角动量成正比，所以，磁矩也是量子化。电子磁矩取值，等于玻尔磁子整数倍。磁矩量子化

角动量是量子化，其值只能是普朗克常数整数或半奇数倍。5第5页分子固有磁矩全部电子轨道磁矩和自旋磁矩矢量和－“分子电流模型”经典电磁学：用圆电流等效固有磁矩I

原子核磁矩等于核磁子整数倍核磁子玻尔磁子原子核磁矩能够忽略。6第6页无外磁场顺磁质磁化有外磁场顺磁质内磁场3顺磁质和抗磁质磁化表面出现磁化电流分子含有固有磁矩7第7页无外磁场时抗磁质分子磁矩为零

抗磁质内磁场同向时

反向时抗磁质磁化出现反向表面束缚电流8第8页理论上能够证实：B与

成任意角度时，附加磁矩总与磁场方向相反。在抗磁性物质中，每个分子在整体上无固有磁矩，这是因为其中各个电子原有磁矩方向不一样，相互抵消了。在加了外磁场后，每个电子感生磁矩却都与外磁场方向相反，从而整个分子内将产生与外磁场方向相反感生磁矩。这便是抗磁效应起源。9第9页顺磁介质也有抗磁性，但感生磁矩<<固有磁矩，所以，顺磁介质抗磁性被顺磁性掩盖。顺磁质磁化：分子含有固有磁矩，固有磁矩趋向外磁场方向

抗磁质磁化：分子固有磁矩为零。电子磁矩在外磁场力矩作用下进动产生和外磁场反向感生磁矩。10第10页4磁化强度分子磁矩矢量和体积元单位:意义磁介质中单位体积内分子合磁矩.11第11页磁化电流

介质对磁场作用响应——产生磁化电流磁化电流不能传导，束缚在介质内部，也叫束缚电流。它也能产生磁场，满足毕奥-萨伐尔定律，能够产生附加场B’附加场反过来要影响原来空间磁场分布。各向同性磁介质只有介质表面处，分子电流未被抵销，形成磁化电流12第12页磁化电流与传导电流比较传导电流--载流子定向流动，是电荷迁移结果，产生焦耳热，磁化电流--磁介质受到磁场作用后被磁化后果，是大量分子电流叠加形成在宏观范围内流动电流，是大量分子电流统计平均宏观效果

均匀磁场中均匀介质无体束缚电流。13第13页相同之处：一样能够产生磁场，遵从电流产生磁场规律

不一样之处：电子都被限制在分子范围内运动，与因电荷宏观迁移引发传导电流不一样；分子电流运行无阻力，即无热效应

14第14页磁化后果三者从不一样角度定量地描绘同一物理现象——磁化，之间必有联络，这些关系——磁介质磁化遵照规律三者从不一样角度定量地描绘同一物理现象——磁化，之间必有联络，这些关系——磁介质磁化遵照规律15第15页C分子磁矩（单位体积分子磁矩数）磁化电流与磁化强度关系各向同性磁介质（磁化率）16第16页传导电流分布电流普通情况Ic（传导）CSmI¢（磁化）

二磁介质中安培环路定理17第17页各向同性磁介质（磁化率）磁场强度

磁介质中安培环路定理18第18页

各向同性磁介质相对磁导率磁导率顺磁质（非常数）抗磁质铁磁质19第19页有磁介质时计算磁场分布：

H（对称性分析)

B20第20页

例1有两个半径分别为和“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为磁介质.当两圆筒通有相反方向电流时，试求（1）磁介质中任意点P磁感应强度大小；

（2）圆柱体外面一点Q

磁感强度.II21第21页解II同理可求22第22页1

磁畴无外磁场有外磁场三铁磁质23第23页2磁化曲线磁滞回线θ4006008001000H/(Am-1)15105B/10-4TB=f(H)顺磁质B-H曲线024第24页矫顽力

当外磁场由逐步减小时，这种B改变落后于H改变现象，叫做磁滞现象，简称磁滞.因为磁滞，时，磁感强度，叫做剩下磁感强度(剩磁).O磁滞回线25第25页3铁磁性材料O软磁材料O硬磁材料不一样铁磁性物质磁滞回线形状相差很大.O矩磁铁氧体材料26第26页《稳恒磁场基本要求》1、了解磁基本现象，了解磁感应强度概念.2、了解毕奥-萨伐尔定律，能计算简单情况下电流磁场分布.3、了解磁场高斯定理和安培环路定律意义，能计算有一定对称性电流磁场分布.27第27页4、了解安培力公式，能计算载流导线在均匀或非均匀磁场中受力，平面载流线圈在均匀磁场中所受力矩5、了解载流线圈磁矩和磁通量定义，并能计算28第28页本章基本内容运动电荷（电流）在其周围激发磁场，磁场对运动电荷（电流）有力作用，这种作用力称为磁场力。数学描述：高斯定理安培环路定理1.磁场性质及描述物理量B3.磁场力计算形象描述：磁感应线2.计算B29第29页求磁感应强度B1.毕奥-萨伐尔定律2.安培环路定理求力1.载流导线安培力均匀磁场非均匀磁场2.载流线圈力矩(均匀磁场)求相关物理量1.磁矩2.磁通量《稳恒磁场基本问题》30第30页一、计算磁感应强度B1

毕奥-萨伐尔定理(和磁场叠加原理)（1）内容：数学表示式，物理量含义，主要结论

31第31页特点：电流元在其直线延长线方向不产生磁场

在以电流元为轴线圆上，磁感应强度大小处处相等，方向沿着圆切向方向，与电流元方向成右手关系32第32页（2）步骤：选取微元,写出dB，标方向建坐标，投影积分，求出大小和方向。注意分析对称性

33第33页（3）基本题型：线电流元叠加

圆形载流导线轴线上圆弧形载流导线圆心处bPI圆电流元叠加圆盘无限长载流导线叠加34第34页（4）主要结论：一段载流直导线磁场特例：无限长半无限长圆电流中心N---分数和整数原因：各电流元在中心产生磁场方向相同35第35页载流圆线圈轴线上磁场36第36页2、安培环路定理（1）内容，表示式，各物理量含义，了解在真空恒定磁场中，磁感强度沿任一闭合路径积分值，等于乘以该闭合路径包围各电流代数和.

电流正负要求：与成右螺旋时，为正；反之为负.37第37页（2）解题步骤：对称性分析(分析B大小、方向特点)选取适当环路用环路定理计算磁场38第38页（3）基本题型及结论：

无限长载流长圆柱39第39页无限大均匀载流平面密绕螺绕环或螺线管40第40页（1）载流导线在非均匀磁场中受力二、磁场力

1、载流导线安培力方向：41第41页（2）在均匀磁场中受力

I42第42页（3）任意平面线圈在均匀场中磁力矩线圈运动只有转动而无平动。rerIS43第43页例1均匀带电刚性细杆AB，线电荷密度为

，绕垂直于直线轴O以

角速度匀速转动(O点在细杆AB延长线上)．求：(1)O点磁感强度；(2)系统磁矩；(3)若a>>b，求B0及pm44第44页解：(1)对r～r+dr段，电荷dq=ldr，旋转形成圆电流．则它在O点磁感强度方向垂直纸面向内．45第45页(2)(3)若a>>b，则过渡到点电荷情况．垂直纸面向内46第46页2、如图所表示，一内外半径分别为、，电荷面密度为

均匀带电薄圆板（

>0），在铅直平面内绕过中心O点水平轴以匀角速度

旋转，求：（1）O点处磁感应强度；（2）圆板产生磁矩；（3）如在水平方向加均匀外磁场B（与圆板共面），计算圆板所受磁力矩。47第47页解（1）在离轴O为r处取宽为dr带电环，旋转时产生电流此电流在O点产生磁场为48第48页方向垂直出纸面。49第49页（2）带电环产生磁矩值圆板产生磁矩值方向垂直出纸面。50第50页（3）圆板在外磁场中所受磁力矩磁力矩值方向沿纸面向上。51第51页D1.如图所表示，在磁感应强度为B均匀磁场中，作二分之一径为r半球面S，S边线所在平面法线方向单位矢量n与B夹角为，则经过半球面S磁通量为A.B.C.D.[]52第52页2.在一平面内，有两条相互垂直但相互绝缘导线，流过每条导线电流大小相等，其方向如图所表示，问哪些区域中某点磁感应强度可能为零A.仅在象限Ⅰ；B.仅在象限Ⅱ；C.在象限Ⅰ、Ⅲ；D.在象限Ⅰ、Ⅳ；E.在象限Ⅱ、Ⅳ.[]53第53页3.电流I由长直导线1沿垂直bc边方向经a电流入一电阻均匀分布正三角形金属线框，再由b沿cb方向流出，经长直导线2返回电源，如图所表示。若载流导线1、2和三角形框在框中心O点产生磁感应强度分别为B1、B2和B3，则O点磁感强度大小为A.B=0,因为B1=B2=B3=0;B.B=0,因为即使但B1+B2=0,B3=0;C.因为即使B1=B3=0但D.因为即使B1+B2=0,但

[]54第54页所以所以55第55页4.如图所表示，四根平行载流长直导线垂直地经过边长为a正方形四个顶点，每根导线中电流都是I，则正方形中心磁感应强度大小为

,方向沿纸面竖直向上.56第56页5.如图所表示.在无限长直载流导线右侧有面积为S1和S2两个矩形回路，两个回路与长直载流导线在同一平面内，且矩形回路一边与长直载流导线平行，则经过面积为S1矩形回路磁通量与经过面积为S2矩形回路磁通量之比为

。57第57页6.如图所表示，在一圆形电流I所在平面内选取一个同心圆形闭合环路L，则由安培环路定理可知A.且环路上任一点B=0;

B.但环路上任一点;C.且环路上任一点;D.且环路上任一点B

=常量.[]58第58页7.取闭合环路L，使其围绕三根载有恒定电流导线，现将三根导线相对位置改变，但不越出该闭合环路，则A.环流不变，L上各点B也不变；B.环流不变，L上各点B可能变；C.环流改变，L上各点B一定不变；D.环流改变，L上各点B可能改变.[]59第59页8.若空间存在两根无限长载流直导线，空间磁场分布就不含有某种对称性，则磁场分布A.不能用安培环路定理计算；B.能够直接用安培环路定理求出；C.只能用毕奥-萨伐尔定律求出；D.能够用安培环路定理和磁感应强度叠加原理求出.[]60第60页9.在安培环路定理中,指

，B指

，B是由

决定.环路所包围各恒定电流代数和环路上各点磁感应强度环路内外全部恒定电流共同61第61页10.无限长直圆柱体，半径为R,沿轴向均匀流有电流，设圆柱体内(r<R

)磁感应强度为Bi,圆柱体外(r>R)磁感应强度为B0.则有A.Bi、B0均与r成正比；B.Bi、B0均与r成反比；C.Bi与