10-1、磁介质.ppt

* ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R ? ? ? ? ? ? ? ? （Magnetic Field in Magnetic Body） 第十一章磁介质中的磁场 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I 磁场中的物质统称磁介质。 磁场中的磁介质对磁场有何影响？ 磁介质中的磁场有何规律？ 引： §11--1物质磁化、磁化强度 （Magnetization of matter.Magnetization) 一）三种磁介质、磁化强度 无介质时： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I 磁介质 锰、铬、氮气---- 银、铜、氢…. 铁、钴、镍及其合金 充有磁介质，有三种 情况 1） 2） 3） 此种磁介质称为 顺磁质 此种磁介质称为 抗磁质 此种磁介质称为 铁磁质 猜测：一定在介质中产生了某种电流，从而产生 了一附加磁场 在顺磁质中： 在铁磁质中： 在抗磁质中： 二）物质的磁化（顺磁质、抗磁质） 1）磁介质的分子电流及分子磁矩 A环绕原子核的电子高速旋转； B电子自身要自旋。 N S 相当于一 磁偶极子 二）物质的磁化（顺磁质、抗磁质） 1）磁介质的分子电流及分子磁矩 A环绕原子核的电子高速旋转； B电子自身要自旋。 N S 相当于一 磁偶极子 分子电流--每个分子中电荷运动所产生的磁效应 的等效电流。 分子磁矩--分子电流所产生的磁矩，记为 又称为固有磁矩 两类磁介质： ?类（有极磁介质）--每个分子的固 有磁矩不为零。 两类磁介质： ?类（有极磁介质）--每个分子的固 有磁矩不为零。 ?类（无极磁介质）--每个分子的固 有磁矩为零。 注意： A）固有磁矩为零，并不意味着电子不自旋，电 子不绕原子核运动。 B）不管哪种介质，在无外场时，对外不显磁性 2）两类磁介质的磁化 A）第一类磁介质的磁化 2）两类磁介质的磁化 A）第一类磁介质的磁化 ?分子磁矩 与外磁场取向一致的几率增大。 ?高速旋转的电子受到洛仑兹 力将产生进动。 角动量定理： mg X Y Z O O Z · 结论：电子进动产生的 附加磁矩 总是 减弱外磁场。 指出一点：附加磁矩 与 相比要小得多， 相差两个数量级。因此磁介质中的 磁场是加强了。 B）第二类磁介质的磁化 分子固有磁矩 但 故 （顺磁质） （抗磁质） 注意：1）磁介质在磁场中产生未被抵消的磁矩 和附加磁矩的现象称为介质的磁化。 2）介质磁化的过程如下： 在外场中 在外场中 顺磁质 抗磁质 3）均匀介质在磁化时，要出现磁化面电流。 L R 3）均匀介质在磁化时，要出现磁化面电流。 L R 顺磁质 L 定义面电流线密度 大小：单位长度磁介质表面流过的磁化面电流 方向：该处磁化面电流的方向。 注意： 磁化面电流实为介质中所有分子电流的 等效电流，磁化电流的磁矩实为所有分子磁矩 的矢量和。 三）磁化强度 显然，磁化越厉害，分子磁矩的矢量和越大。 对外磁场的影响也越大。（加强或减弱） 对顺磁质而言： 定义：磁介质的磁场中，某点单位体积中分子 磁矩的矢量和称为该点的磁化强度。记为 对抗磁质而言： M与B0 同向 M与B0相反 注意：1） 要宏观无限小， 微观无限大。 2） 顺磁质中，M与外场方 向一致，抗磁质中，M 与外场方向相反。 3）物理含义--描述物质磁化的程度与状态。 四）磁化强度与磁化电流间的关系 （以长螺线管磁场为例） 3）M的单位： L 四）磁化强度与磁化电流间的关系 （以长螺线管磁场为例） L R S 取一长为 面积为S 的磁介质。则： 它是这段介质中所有 分子电流的等效电流, 它的磁矩是所有分子 磁矩的矢量和。 M 一般言之：介质表面极化面电流线密度 L S M 式中： 为磁化强度 为介质表面外法线的 单位矢。 （微分关系） 顺磁质