大学物理2012.16

1、磁介质：能够影响磁场的物质。磁介质：能够影响磁场的物质。一、磁介质的磁化一、磁介质的磁化 . . . . . . 0I 0BB0磁化磁化面电流面电流密度（单位长度上的电流）密度（单位长度上的电流）j. . . .+磁化面电流磁化面电流l.0I0BIjB将介质放入通电螺线管中将介质放入通电螺线管中B0BB传导电流的磁场（外磁场）传导电流的磁场（外磁场）介质中的合磁场介质中的合磁场介质磁化所产生的介质磁化所产生的附加磁场附加磁场0I . . . . . . 0BB BBBB0实验证明实验证明:均匀磁介质被磁化后，介质内磁场和外磁均匀磁介质被磁化后，介质内磁场和外磁场有下列数量关系场有下列数量关系0

2、BBr 为磁介质的相对磁导率，由介质为磁介质的相对磁导率，由介质种类种类和和状状态态决定。决定。介质中的磁场介质中的磁场外磁场外磁场附加磁场附加磁场介质磁导率：介质磁导率：r0N.A-2r，11反向反向B0B 与与 B0Brr，B0Br 1，B0B与与同向同向，0BBr 磁介质的相对磁导率：磁介质的相对磁导率：分子附加磁矩：分子附加磁矩：有外磁场作用时，电子在磁场作用下有外磁场作用时，电子在磁场作用下会发生会发生进动进动而产生附加磁矩而产生附加磁矩pm ，附加磁矩附加磁矩总是与外总是与外磁场磁场反向反向。LB0在外磁场作用下在外磁场作用下电子轨道的进动电子轨道的进动电子轨道平面电子轨道平面 从

3、宏观上看，抗磁质的附加磁场和外磁场相反。从宏观上看，抗磁质的附加磁场和外磁场相反。所以抗磁质磁化结果使介质内部的磁场削弱。所以抗磁质磁化结果使介质内部的磁场削弱。 即：即： 抗磁质分子的抗磁质分子的固有磁矩为零固有磁矩为零（分子中各电子的（分子中各电子的磁效应相互抵消）；在外电场作用下磁效应相互抵消）；在外电场作用下电子附加磁矩电子附加磁矩的产生是抗磁质磁化的唯一原因。而附加磁矩总是的产生是抗磁质磁化的唯一原因。而附加磁矩总是与外磁场与外磁场反向反向。0BB如铋、汞、铜、氢。如铋、汞、铜、氢。 rr1BB 磁化电流的磁场与传导电流的磁磁化电流的磁场与传导电流的磁场一样，场一样，也是无源场，所以

4、有：也是无源场，所以有：0SSdB四、有磁介质时的高斯定理四、有磁介质时的高斯定理五、有磁介质时的安培环路定理五、有磁介质时的安培环路定理真空中真空中iIl dB00磁介质中磁介质中0BBrirIldB0irIldB0即定义：定义： 磁场强度磁场强度安培环路定理：安培环路定理：ilIldH传导电流传导电流传导电流传导电流BBHr0rBB0 . I 0BB2、磁场强度磁场强度 H定义定义H0B真空中真空中BBr0介质中介质中HBr0HB或无限长直电流的磁场无限长直电流的磁场圆电流中心的磁场圆电流中心的磁场长螺线管电流中部的磁场长螺线管电流中部的磁场环形长螺线管中部的磁场环形长螺线管中部的磁场aI

5、H 2 RIH2 nIH nIH aIB 2 RIB2 nIB3、无限大均匀磁介质中磁场的毕、无限大均匀磁介质中磁场的毕-萨定律萨定律204rrlIdBdllrrlIdBdB204nIB 0Il dHL0 l dEL 0qSdDS0 SdBSrDDE0HHBr0EBDH 例例1：环行载流螺线管环行载流螺线管1 R已知：已知：I n 2R分析对称性分析对称性磁力线分布如磁力线分布如图图作积分回路如图作积分回路如图方向方向右手螺旋右手螺旋rR1R2.+.I.导线单位长度匝数导线单位长度匝数n. 计算环流计算环流利用安培环路定理求利用安培环路定理求HrHHdll dH2NIldH外内02nIrNIH

6、nIHBrNn2rR1R2.+. 一根很长的同轴电缆一根很长的同轴电缆 , 由由一导体圆柱一导体圆柱(半径为半径为R1)和一和一同轴的导体管同轴的导体管(内、外半径内、外半径分别为分别为R2、R3)构成构成 , 使用时使用时, 电流电流I从一导体流出去从一导体流出去 , 从另从另一导体流回一导体流回. 设电流都是均设电流都是均匀地分布在导体横截面上匀地分布在导体横截面上 ,柱与管之间充满磁导率为柱与管之间充满磁导率为磁介质。磁介质。例例11-2 求求: 空间各点处磁感应强度空间各点处磁感应强度 的分布。的分布。I1R2R3RII解解: 根据根据 安培环路定理安培环路定理liiIl dH222R

7、rIrHl dHL212 RIrH1） rR1IrHl dHL2rIH22)R1 rR221002 RIrHBrIHB21R2R3Rrr II3)22232232RRrRrIHR2 rR34)0III00BH222Rr 2223RRI2223223RRrRI)()(2222322300RRrRrIHB1R2R3Rrr0510 1520A测量测量H测量测量B 的探头的探头（霍尔元件）（霍尔元件）电阻电阻换换向向开开关关电流表电流表螺绕环螺绕环铁环铁环狭缝狭缝铁磁质铁磁质铁、钴、镍、镝等物质铁、钴、镍、镝等物质测量磁滞回线的实验装置测量磁滞回线的实验装置05 10 1520ANR=2HI 从磁强计

8、中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .05 10 1520ANR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H BHo.a05 10 1520ANR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .BHbo.a05 10 1520ANR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .BHboc.a05 10 1520ANR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B

9、 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .BHbo初始磁化曲线初始磁化曲线c.sB05 10 1520ANR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .BHsBabcosBsBsH05 10 1520AsNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .rB.BHabcdo05 10 1520AsNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .rB.BHabcdoBr05 10 1520A

10、sNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .crB.BHabcdeo05 10 1520AsNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .crB.BHcHabcdeo05 10 1520ANR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .crsB.BHcHabcdefosBrBsB05 10 1520AcsrNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由

11、式可得到可得到H .crB.BHcHabcdefgosBrB05 10 1520AcsrNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .crB.BHcHabcdefgosBrB磁磁 滞滞 回回 线线05 10 1520AcsrNR=2HI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .crB.BH磁磁 滞滞 回回 线线cHabcdefgo磁滞现象：磁滞现象：H 滞后于滞后于 B 的变化的变化sBrB 铁磁性的起因铁磁性的起因磁畴的大小、形状不一，大致说来，每个磁畴约含磁畴的大小、

12、形状不一，大致说来，每个磁畴约含 个原子。每个磁畴都有一定的磁矩，由个原子。每个磁畴都有一定的磁矩，由电子自电子自旋磁矩自发取向一致产生，与电子的轨道运动无关旋磁矩自发取向一致产生，与电子的轨道运动无关。1510铁磁质内存在许多铁磁质内存在许多自发磁化自发磁化的小区域，称为的小区域，称为磁畴磁畴。居里点居里点 实验发现，当温度升高到一定程度时，实验发现，当温度升高到一定程度时，铁磁物质转化为顺磁质，并把开始转化的这一温铁磁物质转化为顺磁质，并把开始转化的这一温度称为居里点。例如，铁的居里点是度称为居里点。例如，铁的居里点是1043K。铁磁性的微观机制铁磁性的微观机制 2. 高高 值值 有很大的

13、磁导率。放入线圈中时可以有很大的磁导率。放入线圈中时可以 使磁场增强使磁场增强3.磁滞磁滞 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。倍。倍。1010241. 非线性非线性 B 和和H 不是线性关系。不是线性关系。磁导率磁导率 不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 HB 不成立不成立BHH B特点：磁导率大，矫顽力小，特点：磁导率大，矫顽力小， 磁滞回线窄。磁滞回线窄。特点：剩余磁感应强度大，接近特点：剩余磁感应强度大，接近 饱和磁感应强度，矫顽力饱和磁感应强度，矫顽力 小，磁滞回线接近于矩形。小