《《大学物理》-李春贵-电子教案 第5章 稳恒磁场 5.7 磁介质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《大学物理》-李春贵-电子教案 第5章 稳恒磁场 5.7 磁介质（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、磁介质,在考虑物质与磁场的相互影响时,我们把所有的物质都称为磁介质。,电介质放入外场,相对介电常数,磁介质放入外场,相对磁导率,反映磁介质对原场的影响程度,按相对磁导率,顺磁质,抗磁质,减弱原场,增强原场,弱磁性物质,顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1, 即,铁磁质,通常不是常数,具有显著的增强原磁场的性质,强磁性物质,(如： 铬、铀、锰、氮等),(如：铋、硫、氯、氢等),(如：铁、钴、镍及其合金等),二、介质磁化机理,分子磁矩,抗磁质,对外不显磁性,顺磁质,由于热运动，对外也不显磁性,无外磁场作用时,有外磁场作用时,顺磁质,分子的固有磁矩,受力矩,的作用，,使分子的固有磁矩趋于外磁
2、场方向排列。,但由于分子热运动的影响，各分子固有磁矩的取向不可能完全整齐，不过外磁场越强，排列越整齐。,正是由于这种取向排列使得原磁场得到加强， 但这种加强很小。,抗磁质,它的分子没有固有磁矩，为什么也能受磁场的影响？,抗磁质在外磁场的作用下产生附加磁矩。,以电子的轨道运动为例：(如电子沿相反的方向做轨道运动，同样的分析方法),无论电子轨道运动如何，外磁场对它的力矩总使它产生一个与外磁场方向相反的附加磁矩。,附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外场方向相反抗磁质,三、磁化强度,1.磁化电流,对于顺磁质,一块顺磁质放到外磁场中时,它的分子的固有磁矩要沿着磁场方向取向,如图所示。,考虑和这些磁矩相对应
3、的分子电流,可以发现：在均匀磁介质内部，各处电流的方向总是有相反的,结果相互抵消。,只有在横截面边缘处，分子电流未被抵消,形成与横截面边缘重合的一层圆电流。这种电流叫做磁化电流。,2.磁化强度单位体积内分子磁矩的矢量和,由于磁化电流是磁介质磁化的结果,所以磁化电流和磁化强度之间一定存在着某种关系。 为简单起见,我们用长直螺线管中的圆柱体顺磁介质来说明它们的关系。,设圆柱体顺磁介质长L,横截面积为S,磁化电流面密度为J,则此磁介质中的总磁矩为,=磁介质中分子磁矩的矢量和,按磁化强度的定义 ，有,即磁化电流面密度J 等于磁化强度M的大小 。,一般情况下, J=M可写成矢量式:,对包围电流矩形闭合路
4、径l, 则磁化强度的环流为,闭合路径l所包围的磁化电流的代数和,在磁介质中,安培环路定理应写为,式中, Io内和 I内分别是闭合路径l所包围的传导电流和磁化电流的代数和。,由于:,定义：磁场强度矢量,四、 安培环路定理,所以磁介质中的安培环路定理可写为,实验表明,在各向同性磁介质中：,式中, m叫磁介质的磁化率。,令1+m=r相对磁导率, or= 磁导率, 则,在国际单位制中,磁场强度的单位为安/米(A/m)。,于是,例1 一根长直同轴线由半径 a的长导线和套在它外面的内半径为b、外半径为c的同轴导体圆筒组成。中间充满磁导率为的各向同性均匀非铁磁绝缘材料,如图所示。由圆筒向下流回,设电流在截面
5、上都是均匀分布的。求同轴线内外的磁场强度H和磁感应强度B的分布。,解 由安培环路定理:,及 B= H,ra: H=,H2r,0,B=0,2 r,brc: H=,I,=0,例题 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 r 的均匀介质。导线内通电流I，求管内磁感应强度和磁介质表面的束缚电流密度。,解,所以,五、磁畴,电子的自旋磁矩在一些小区域自发的整齐排列，形成自发磁化的小区域，称为磁畴。其中分子磁矩自发地磁化达到饱和状态,无,磁化方向与,有, 整个铁磁质的总磁矩为零,同向的磁畴扩大,磁化方向转向,的方向,使磁场大大增强,当外场撤去，被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力的阻碍
6、，并不能恢复磁化前的状态。,磁畴的磁化方向,（未经磁化的铁磁质）,六、铁磁质的磁化规律,铁磁介质的的磁化规律可用B-H实验曲线表示,剩磁,矫顽力,实验证明：各种铁磁质的起始曲线都是“不可逆”的， 磁滞现象,七、铁磁质分类,实验表明，不同铁磁质的磁滞回线不同。根据铁磁质矫顽力的大小铁磁质可分为：,HC 较小,易磁化，易退磁,软磁材料,HC 较大,剩磁较强，不易退磁,可作永久磁铁,硬磁材料,变压器、电机、电磁 铁的铁芯,矩磁材料,HC 大,剩磁接近饱和， 不易退磁,可作磁记录器,导 体 半导体 绝缘体,铁磁质 顺磁质 抗磁质,有静电屏蔽,电介质：极化,无磁荷,辅助量,辅助量,Io,Q o,一般无磁屏蔽,磁介质：磁化,比 较,基本场量,有电荷,基本场量,磁 电,
