[理学]电磁学课件七.pptVIP

2. 磁化强度 * * 第7章 磁介质 § 7-1 磁介质存在时磁场的基本规律 § 7-2 顺磁性和抗磁性 § 7-6 磁场的能量(上章已讲) § 7-3 铁磁性和铁磁质 了解磁介质的磁化及其微观解释； 2. 理解磁介质中安培环路定理的意义； 3. 了解铁磁质的一些重要特性及应用。 教学要求 § 7-1 磁介质存在时磁场的基本规律 在磁场的作用下，内部状态发生变化并能反过来影响原磁场分布的物质，称为磁介质。事实上，任何物质在磁场的作用下都会或多或少地发生变化并反过来影响原磁场，因此任何物质都可看成磁介质。但具有显著磁效应的却只有少数物质。关于磁介质存在着两套互相平行的理论：分子电流理论和磁荷理论。两套理论的微观模型完全不同，但宏观结果几乎完全相同，因此宏观看来是等价的。 本章主要介绍关于磁介质的分子电流理论。 1. 介质的磁化 磁 化: 当外磁场存在时，分子内各个电子的运动均要受到磁场的作用，致使每个电子的运动状态发生改变,结果表现为整个分子的总磁矩发生改变，分子磁矩转向外磁场方向或反方向，形成较为“规则”的排列。 分子电流：把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示，统称为分子电流。 分子磁矩：把分子所具有的磁矩统称为分子磁矩，用符号 表示。 (1)这种由于磁化而出现的宏观电流叫磁化电流。需要说明的是，磁化电流只是分子电流规则排列的宏观效果，不对应于带电粒子的宏观位移，不同于传导电流。 (2)由于磁化电流将在介质内外产生磁场B’，所以空间任意一点总磁感应强度为 Note: 为了定量的描述介质的磁化程度，与分析电介质的极化相似，引入物理量“磁化强度”，定义为： 即某点附近单位体积内分子磁矩的矢量和叫该点的磁化强度。 (1)磁化强度只有宏观意义; (2)若介质中总体或某区域的Ｍ相同，就说它均匀磁化； (３) 真空可以看作介质的特例。M=0 ３. 磁介质的分类 根据 和 的关系，介质可以被分成以下三类:: 介质 (1) 顺磁质: 的方向和 一致 即： (2) 抗磁质： 的方向和 相反 即： (3) 铁磁质: 的方向和 一致 且： 把顺磁质和抗磁质通称为非铁磁质。实验表明，对各向同性的非铁磁质中的每一点，其磁化强度与磁感应强度之间存在下列关系 式中g是一个反映磁介质每点磁化特性的物理量，g的数值可正可负。对于顺磁质g0，与B同向；对于抗磁质g0，与B反向。对于铁磁质g0。 4. 磁化电流 对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出现一层电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流（或安培表面电流）。 设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为 （面磁化电流密度），则长为l 的一段介质上的磁化电流强度IS为 取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行与柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。 磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积内的总磁化电流。 总电场 束缚电荷 自由电荷 忆:有电介质时电场的高斯定理 定义：电位移矢量 代入得 有介质时的高斯定理 表明:通过电介质中任一闭合曲面的电位移通量等于该面包围的自由电荷的代数和。 三矢量之间关系 P =χeε0E 令 εr＝1＋χ 可得 无磁介质时 有磁介质时 5.有电介质时磁场的环路定理 定义 为磁场强度 表明：磁场强度矢量的环量和传导电流I 有关，而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单位制中是A/m. 磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意闭合路径的线积分(环量)等于穿过以该路径为边界的面的所有传导电流的代数和，而与磁化电流无关。 有磁介质时的安培环路定理 实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。 式中 只与磁介质的性质有关，称为磁介质的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的，它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空间位置的函数。 相对磁导率 磁导率 得 真空磁导率 值得注意： 为研究介质中的磁场提供方便而不是反映磁场性质的基本物理量， 才是反映磁场性质的基本物理量。 真空 顺磁质 抗磁质 铁磁质 令 另 例7.1 在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为 ，单位长度内匝