大学物理课件：第8章 恒定电流的磁场5

1、 凡处于磁场中能与磁场发生相互作用的实物物质均可称为磁介质。（一）磁介质磁介质磁化磁力外磁场附加磁场空间任一点的合磁场8-7 磁场中的磁介质（二）分类（三）分子电流 分子磁矩电子绕原子核的轨道运动电子的自旋运动1、磁介质的微观电结构磁效应 把分子或原子看成一个整体，分子或原子中各电子对外界产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为分子电流。这种分子电流的磁矩称为分子磁矩。分子磁矩 = 电子轨道磁矩和电子自旋磁矩的矢量和2、分子电流 分子磁矩固有磁矩3 分子附加磁矩进动可以证明：在外磁场中，磁介质分子中每个运动电子都要产生与外磁场 方向相反的附加磁矩 。 分子附加磁矩：分子中所有运动电子产生的附

2、加磁矩的矢量和 分子附加磁矩 的方向也一定与外磁场 方向相反。4、顺磁质和抗磁质的磁化机理 顺磁质分子每个分子的分子磁矩不为零，即固有磁矩分子 热运动I 顺磁质的磁化不显磁性取向磁化抗磁效应顺磁效应顺磁质磁化附加磁场顺磁效应占主导地位 抗磁质分子，每个分子的分子磁矩为零，即固有磁矩II 抗磁质不显磁性抗磁效应无顺磁效应抗磁质磁化附加磁矩抗磁效应附加磁场（四） 磁化强度矢量与磁化电流 磁介质内某点处单位体积内分子磁矩的矢量和定义为该点的磁化强度矢量：对顺磁质，因为 所以有1 磁化强度矢量 （1） 是定量描述磁介质磁化强弱及方向的物理量，通常当 时，为均匀磁化。 （2）单位（SI）： （3） 的方

3、向与 的方向相同。对抗磁质，因为 所以有顺磁质2 磁化电流抗磁质固有磁矩（顺磁质）附加磁矩（抗磁质）磁介质磁化小圆电流磁化面电流横截面边缘内部抵消均匀 分布 （1）磁化电流是分子内电荷运动一段段接合而成，称为束缚电流。 （2）束缚电流在磁效应方面与传导电流相当。 （3）不存在热效应。 设无限长直螺线管中充满均匀磁介质。设圆柱体长为 L ，截面积为 S，表面的磁化电流为 ，单位长度上的磁化电流，即磁化面电流线密度为 ，则介质中的总磁矩为3 磁化强度与磁化电流的联系 磁化面电流密度由定义适用于均匀磁介质被均匀磁化 即介质中某点磁化强度的大小等于磁化面电流的线密度。 作一长方形闭合回路 abcd 为

4、积分回路 L ，则 的环流为将 代入上式得 4 的环流 磁化强度在闭合回路上的环流，等于穿过闭合回路所包围面积的磁化面电流的代数和。8-8 有磁介质的安培环路定理 磁场强度有介质存在时的高斯定理磁介质磁 化磁化电流附加磁场作用叠加磁感应线均为闭合曲线，都属于无源场高斯定理仍然成立：普遍适用有介质存在时的安培环路定理 当外磁场 由传导电流产生时，磁场中任一点的磁感应 强度 应为传导电流和磁化电流共同产生。磁场中安培环路定理为改写上式为定义磁场强度矢量： 磁场强度 沿任一闭合回路的环流，等于闭合回路所包围并穿过的传导电流的代数和，而在形式上与磁介质中磁化电流无关。有介质存在时的安培环路定理为或 （

5、1）单位（SI）： （2） 此式普遍适用。表示在磁场中任一点处， 三个物理量是点点对应的关系。 （3） 是辅助量，决定磁场性质的仍为磁感应强度 。 （4）由实验，对各向同性均匀磁介质，有 比例系数 磁介质的磁化率，大小仅与磁介质性质有关， 是无单位的纯数。（5）由 得适用于各向同性磁介质则有令将 代入上式得对真空磁场：对各向同性不均匀磁介质：两者为非线性关系。对各向同性均匀磁介质：对铁磁质：磁介质中安培环路定理的应用对称性分布的传导电流和磁介质各向同性均匀磁介质例11-10 一电缆由半径为 的长直导线和套在外面套装内、外半径分别为 和 的同轴导体圆筒组成，其间充满相对磁导率为 的各向同性顺磁质。电流 I 由中心导体流入，由外面圆筒流出。求磁场分布和紧贴中心导线的磁介质表面的磁化电流。 解：