§4-3 磁介质(二)——磁荷观点.ppt

4 3磁介质 二 磁荷观点 磁荷 模型的要点 磁荷有正 负 同号相斥 异号相吸磁荷遵循磁的库仑定律 类似于电库仑定律 定义磁场强度H为单位点磁荷所受的磁场力把磁介质分子看作磁偶极子认为磁化是大量分子磁偶极子规则取向使正 负磁荷聚集两端的过程 磁体间的作用源于其中的磁荷 3 1磁介质的磁化磁极化强度矢量J 铁芯的磁化 将一个没有磁化的铁芯插在线圈中 当线圈里通入直流电时 铁芯将显出磁性 在其两端出现了N S极 用磁荷观点解释磁化的微观机制 未磁化时 当线圈中通入电流后 它产生一个磁场 叫做磁化场 磁化场将对每个磁偶极分子产生一个力矩 使它们的磁偶极矩转向磁场的方向 Ho 在磁化场的力矩作用下 各磁偶极分子在一定程度上沿着磁场的方向排列起来 在整个磁棒的两个端面上分别出现N S 极或者说 磁荷 磁极化强度矢量J 定义 单位体积内分子磁偶极矩的矢量和 未磁化时 有磁化场时 分子磁偶极矩p分子定向排列的程度愈高 它们的矢量和的数值愈大 从而磁极化强度矢量J的数值就愈大 3 2磁荷分布与磁极化强度矢量J的关系 与电介质中的电极化强度矢量P比较 磁极化强度矢量J的通量为 说明 S是任意闭合面 包含在S内磁荷的代数和 为磁介质表面上磁荷的面密度 是磁介质表面的外法向单位矢量 举例 均匀磁化介质球上的磁荷的分布 3 3退磁场与退磁因子 退磁场 退磁场越大 介质越不容易磁化 退磁场总是不利于介质磁化的 退磁场的方向与磁化场的方向相反 退磁因子 将右侧几根磁棒磁化到同样大小的 从而端面上有同样的磁荷面密度 介质棒内中点附近的退磁场 细而长的磁棒 端面积小 总磁荷小 磁荷离中点远 在中点附近的退磁场较弱 短而粗的磁棒 端面积大 总磁荷大 磁荷离中点近 在中点附近的退磁场较强 退磁场 当J给定时 与棒的几何因素有关 故 ND是一个纯数 其大小由棒的几何因素l d决定 ND叫做介质的退磁因子 l d愈大 ND是愈小 l d愈小 ND是愈大 ND随l d的增大而减小 退磁因子的定量计算 棒端面上的磁荷面密度 根据磁的库仑定律和叠加原理可算得它们在中心产生的退磁场 其结果为 自己去推 依据书上方法 又 故 对于无限长磁棒 对于很薄的磁介质片 书4 194 604 61掉平方2 不同l d值时退磁因子的数值 ND介于0和1之间 表中数值是通过对旋转椭球体计算而来的 l和d相当于椭球体的纵向和横向主轴的长度 理论上证明 只有椭球形的磁介质才能在均匀外磁场中均匀磁化 而有限长的圆柱形磁介质在均匀外磁场中的磁化也是不均匀的 用椭球体代替圆柱体计算退磁因子 是因为严格说来 只有在均匀磁化的情形下退磁因子才有意义 3 4安培环路定理高斯定理 按磁荷观点 总磁场 H0是电流产生的 应由毕奥 萨伐尔公式决定 H0满足的安培环路定理和高斯定理分别为 传导电流 满足的安培环路定理和高斯定理分别为 是磁荷产生的 服从库仑定律 满足的安培环路定理和高斯定理分别为 3 5磁感应强度矢量 由 引入一个辅助物理量 定义 磁感应强度矢量 在真空中 3 6磁化率和磁