第十三章 磁场中的磁介质.pptVIP

* 普通物理教案 例题3： 一铁环外均匀绕有绝缘导线，导线中通有恒定电流I，今若在环上开一条狭缝。试求：(1)开狭缝前后，铁环中的B，H和M如何变化；(2)铁环与缝隙中的B，H和M。 解:由磁高斯定理可知，磁场中磁感应强度B线总是闭合曲线，而磁场强度H线却不一定连续；H的环流是由回路中的传导电流决定的，而B的环流是由回路中的传导电流和磁化电流（也称束缚电流）共同决定的。 I N * （1）由上述分析可知，开狭缝前环内各点的H值相同，B=?H值也相同。因此由含介质的安培环路定理 得: Hl＝NI（l为铁环平均周长），即 开狭缝后，磁场线仍然连续，由于狭缝极窄，所以可认为铁环中与缝隙中的B值相等，而H值不再相等。由 普通物理教案 I N * 得 ： （?l为狭缝宽度 ） 考虑到?ll，近似得 则上式可写为 即得： 普通物理教案 * 虽然?l很小，但对于铁环来说，一般 ?r较大，所以开狭缝后，铁环中的B值比开狭缝前有所减小。同时可知 不难看出，H、M值都比开狭缝前减小。 （2）由上述分析可知，开缝前后，铁环中与缝隙中的B值相等，磁场线是连续的，而由H=B/?0 ?r和M=?mH 得： 普通物理教案 * 注释．结果表明，开狭缝前后，B，H，M均发生变化。由于B线总是连续的，且狭缝很窄，则认为B线仍然被束缚在环中和缝隙中，但B值在开狭缝后有所减小。而H线不连续，狭缝中的H值大于铁环中的H值。由于狭缝中没有介质，所以M＝0，而介质中的M由H确定。 普通物理教案 * 项目 电介质 磁介质 描述极化或磁 化状态量 极化强度 磁化强度 极化或磁 化的宏观效果 介质表面出现 束缚电荷?? 介质表面出现 束缚电流is 基本矢量 E B 介质对场的影响 束缚电荷产生附加场E? 束缚电流产生附加场B? E=E0+E? B=B0+B? 磁介质与电介质的对比 普通物理教案 * 辅助矢量 D=?0E+P H=B/?0?M 高斯定理 （自由电子） 环流定理 传导电流 各向同性介质 普通物理教案 * 常量 ?0=8.85?10-12F/m 相对介电常量?r 极化率?e 介电常量? =?0 ?r ?r=1+ ?e ?0=1.26?10-6H/m 相对磁导率?r 磁化率?m 磁导率?= ? 0 ?r ?r=1+ ?m 普通物理教案 * 课间休息 热烈祝贺神州“七号”飞船成功发射 ！ * 第十三章 磁场中的磁介质 §13-1 磁介质的分类 介质在磁场中被磁化，介质内的磁感应强度B为真空中的磁感应强度B0和附加磁感应强度B?之和。 B= B0+ B? 依据附加磁感应强度B?的不同可将磁介质分为三类： 顺磁质 B B0 、抗磁质B B0、铁磁质 B 》B0 普通物理教案 * §13-2 顺磁质和抗磁质的磁化 一、原子中电子的磁矩 原子中的电子参与自旋和绕核的轨道运动，两种运动都会产生磁场。电子绕核运动的回旋频率为 等效电流为： 类似载流圆线圈磁矩的定义，我们也可引进电子轨道磁矩μ： 普通物理教案 * ? Z ? L v 同时，电子具有做轨道运动的角动量： 代入上式： 电子的角动量与磁矩反向故上式的矢量式为： 普通物理教案 * 在量子理论中，轨道磁矩的值是量子化的，最小值称为玻尔磁子： 对于电子有：自旋磁矩与自旋角动量的关系： 物质的磁性由电子轨道磁矩和自旋磁矩决定。 二、分子电流、分子磁矩、附加磁矩 分子或原子中各电子对外界所产生磁效应的总和可等效于一个圆电流——分子电流； 普通物理教案 * 与分子电流相应的磁矩称为分子磁矩—pm 当磁介质在外场中时，分子中的运动电子将受洛伦兹力作用，其结果还要产生附加磁矩，附加磁矩以外场方向为轴的转动，称进动。 普通物理教案 pm pm ? pm ? pm L L B0 e B0 进动 进动 进动 e o G dL * 可以证明：不论电子原来的磁矩与磁场方向之间的夹角是何值，在外场B0中，电子角动量L进动的转向总是和B0的方向构成右手螺旋关系。 电子的进动也等效于一个圆电流，其附加磁矩? pm方向永远与B0的方向相反。 三、顺磁质和抗磁质的磁化 在抗磁质中，每个原子或分子中所有电子的轨道和自旋磁矩的矢量和等于零。在外场B0中只有电子轨道运动的平面在外场中的进动产生的。 1.抗磁质的磁化 普通物理教案 * 附加磁矩? pm起作用，磁体内大量　　　　　分子的附加磁矩的矢量和∑? pm 与外场方向相反，这是抗磁性的起源。 在顺磁质中，每个原子或分子都有一定的磁矩pm ，但由于热运动， ∑pm =0，但在外场的作用下， pm转向外场方向，使∑pm≠0，且与外场同向，这是顺磁性的起源。 2.顺磁质的磁化 B0 普通物理