第二十一磁介质

第二十一磁介质第一页，共二十七页，2022年，8月28日本章教学要求：了解介质的磁化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性。了解各向同性介质中H和B之间的关系和区别。了解介质中磁场的高斯定理和安培环路定理。

本章重点：磁场的高斯定理和安培环路定理，磁场的高斯定理和安培环路定理本章难点：各类磁介质的磁化机理，铁磁质的特性第二页，共二十七页，2022年，8月28日内容§21.1磁介质及其磁化§21.2磁介质中的高斯定理及安培环路定理§21.3铁磁质第三页，共二十七页，2022年，8月28日§21.1磁介质及其磁化§21.1.1磁介质磁介质：一切实物物质，在磁场作用下都会产生不同程度的磁化，磁化了的物质又反过来影响原来的磁场。凡是有这种特性的物质都叫磁介质。第四页，共二十七页，2022年，8月28日磁介质类型介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度铁磁质（铁、钴、镍等）顺磁质

抗磁质（铝、氧、锰等）（铜、铋、氢等）弱磁质定义介质的相对磁导率：充满介质的长直螺线管内部第五页，共二十七页，2022年，8月28日§21.1.2磁介质的磁化电子磁矩（源于绕核运动与自旋）I-第六页，共二十七页，2022年，8月28日电子的轨道磁矩：电子的自旋磁矩：第七页，共二十七页，2022年，8月28日第八页，共二十七页，2022年，8月28日在外磁场中，每个电子磁矩，受到力矩则动量矩连续变化。则以为轴进动。进动ab抗磁质的磁化机理进动c第九页，共二十七页，2022年，8月28日磁化强度与磁化电流磁化强度（与定义类似。）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）。第十页，共二十七页，2022年，8月28日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

为第十一页，共二十七页，2022年，8月28日取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行于柱体轴线，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。第十二页，共二十七页，2022年，8月28日§21.2磁介质中的高斯定理及安培环路定理§21.2.1磁介质中的高斯定理磁场与磁化电流产生的附加磁场介质内任意一点的磁感应强度应是传导电流产生的的矢量和，即

第十三页，共二十七页，2022年，8月28日§21.2.2磁介质中的安培环路定理无磁介质时有磁介质时第十四页，共二十七页，2022年，8月28日定义

为磁场强度

表明：磁场强度矢量的环流和传导电流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等于穿过该路径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第十五页，共二十七页，2022年，8月28日

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。第十六页，共二十七页，2022年，8月28日相对磁导率磁导率值得注意：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。第十七页，共二十七页，2022年，8月28日顺磁质抗磁质顺磁质，抗磁质H-B曲线第十八页，共二十七页，2022年，8月28日例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，单位长度内匝数，环的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为和。求环内的磁场强度和磁感应强度。解：在环内任取一点，过该点作一和环同心、半径为的圆形回路。式中为螺绕环上线圈的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁感应强度的大小相等，方向都沿切线。第十九页，共二十七页，2022年，8月28日当环内是真空时当环内充满均匀介质时第二十页，共二十七页，2022年，8月28日的长直导线和套在外面的内、外半径分别为、的同轴导体圆筒组成，其间充满相对磁导率为的各向同性非铁磁质。电流由半径为的中心导体流入纸面，再由外面圆筒流出纸面。求磁场分布。例2、如图所示，一电缆由半径为解：第二十一页，共二十七页，2022年，8月28日

第二十二页，共二十七页，2022年，8月28日

第二十三页，共二十七页，2022年，8月28日§21.3铁磁质特性（1）由于磁化，铁磁质内部磁场比无铁磁质时增大百倍至千倍以上。（2）不是恒量。即与不是简单的线性关系。（3）磁化场撤除后，铁磁质内仍得到一定的磁性。（4）存在一特定的温度，称为居里点，当铁磁物质加热到居里点后，铁磁性将消失转变为普通的顺磁物质。第二十四页，共二十七页，2022年，8月28日磁滞回线(a)B—H磁滞回线Br:剩磁Hc:矫顽力Bs:磁感应强度B的饱和值磁滞回线：磁感应强度B的变化滞后于磁场强度H的变化第二十五页，共二十七页，2022年，8月28日