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* 第19章　磁场中的磁介质 Magnetic Material in Magnetic Field 主要内容 ? 磁介质对磁场的影响 ? 原子的磁矩 ? 磁介质的磁化 ?　 的环路定理 * 19.1 磁介质对磁场的影响 The Function of Magnetic Medium for Magnetic Field ⒈磁介质 是指放在磁场中受磁场影响或反过来影响原来磁场的物质。 2.相对磁导率 设真空中原来磁场的磁感应强度为 ，放入磁介质后，磁介质因磁化而使磁介质的磁感应强度变为B, * 3.磁介质的分类 (1)抗磁质 则相对磁导率 例如铋(293K) * (2)顺磁质 例如铂(293K) 顺磁质和抗磁质对磁场的影响都极为微弱 (3)铁磁质 且与B0有关 例如铁 最大值 约为 * 19.2 原子的磁矩 Atomic Magnetic Moment ⒈原子中运动的电子的轨道磁矩 (1)圆电流的磁矩 为圆面积的正法线单位矢量,它与电流 流向成右手螺旋法则. * (2)原子中运动的电子的轨道磁矩 电子的沿圆形轨道运动电流 电子的轨道磁矩 电子的沿圆形轨道角动量 则电子的轨道磁矩 * 2.原子中运动的电子的内禀自旋磁矩 上式中的s为内禀自旋角动量 玻尔磁子 3.原子中原子核磁矩 原子核也有磁矩,但小于电子磁矩的千分之一. * 4.分子磁矩 电子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核的磁矩的总和，叫分子磁矩。 某些分子在正常情况下,其磁矩的矢量和一定，称为分子的固有磁矩。 5.顺磁质 特点：分子的固有磁矩不为零 在外磁场中，受磁力矩的作用，使分子磁矩与外磁场方向一致。?附加磁场使 B?B0 * 6.抗磁质 特点：分子的固有磁矩为零 机理：分子中各电荷的旋转运动，在外 　　　磁场作用下产生“进动”，导致逆 　　　着外磁场方向产生感生磁矩。　 * *电子轨道运动在磁场中的进动和附加磁矩 * 19.3 磁介质的磁化 Magnetization of Magnetic Medium ⒈磁介质的磁化 (1)磁化电流：在磁介质内部各处，与磁矩相对应小圆电流，相邻的分子环流的方向总是相反而相互抵消,但在磁介质表面，却沿着相同的方向流通,形成磁介质表面的电流,称为磁化电流(束缚电流). * *磁介质表面束缚电流的产生 (a)为顺磁质，(b)为抗磁质. 磁介质的磁化：在外磁场作用下, 磁介质表面感生出束缚 (磁化)电流的现象。 其面电流密度用 表示 * 2.磁化强度 (1)定义: ——体积元内第i个分子的磁矩 的单位：A/m (2)实验表明：对于各向同性的顺磁质和抗磁质(以及铁磁质在磁场较弱时)， * 为外磁场的磁感应强度 3.磁化强度与束缚电流的关系 设单位体积内的分子个数为 n,与 dr铰链的分子电流： ——一个分子的磁矩 ——磁化强度. * 则 若 与沿介质表面的一个长度元 一致 * 与闭合路径铰链的束缚电流 若 即 与表面平行 * 19.4 H的环路定理  Circuital Theorem of 1. 磁介质内的总磁感强度 自由电流 介质磁化的束缚电流 总磁感强度 * 2. 的环路定理 由安培环路定律 (1)如图所示 又因为 所以 * (2)磁场强度 定义磁场强度 单位 (SI)制 安/米 A/m 对各向同性磁介质 (3) 的环路定理 * 例19-1 一无限长直螺线管，单位长度上的匝数为n，螺线管内充满相对磁导率为 的均匀磁介质。今在导线内通以电流I，求管内磁感应强度和磁介质表面的面束缚电流密度。 解： 如图 充满介质后，管内磁场应均匀，其方向平行于轴线，管外磁场为零 * 则有: 根据H的环路定理 又 * 顺磁质：　　 ，束缚电流方向与自由电流方向相同． 抗磁质：　　，束缚电流方向与自由电流方向相反． 铁磁质：　　　，管内磁场主要由束缚电流产生． 由此可见 * 解: 自由电流和介质的分布都具有轴对称性，所以介质中的磁场也具有轴对称性. 一根长直单芯电缆的芯是一半径为R的金属导体，它与导电外壁间充满相对磁导率为 的均匀介质.电流I均匀流过芯的横截面并沿电缆外壁流回.求磁介质中磁感应强度的分布和紧贴导体芯的磁介质表面上的束缚电流． 例19-2 * 如图 都沿圆周切向，且在同一圆周上各点数值相等 作安培环路如图，则有 * 的方向与轴线平行 由 及 得到 * * * *