《磁场中的磁介质》PPT课件.ppt

第11章 磁场中的磁介质
1. 磁介质 磁化强度
2 . 有介质时的安培环路定理 磁场强度
3 . 铁磁质
重点： 磁介质对磁场的影响、 H的环路定理
内容：
难点： 抗磁质的磁化机理
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磁介质 磁化强度
磁介质的磁化
观察铁芯对电磁感应的影响
使线圈中的磁通量大大增加
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实验发现：如果在载流导线周围空间不是真空，而是充满某种各向同性的磁介质，则磁感应强度增加r倍
r称为磁介质的相对磁导率
(1) r >1：顺磁质，如氧、铝、钨、铂、铬等。
(2) r <1：抗磁质，如氮、水、铜、银、金、铋等。
(3) r >>1：铁磁质，如铁、钴、镍等
r = 0表示完全抗磁性，如超导体是理想的抗磁体
磁介质的三种类型
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顺磁质和抗磁质磁化的微观机理
原子中的电子绕原子核以速率v 作半径为r的圆周运动——电子的轨道磁矩
演示动画：电子的轨道运动
（1）分子磁矩：m
原子中电子除了作绕核的轨道运动外，还有自旋，相应地有自旋磁矩
原子核也作自旋—核自旋磁矩
分子磁矩m是电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、核自旋磁矩的矢量和
分子磁矩磁效应总和等效一圆电流
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（2）顺磁质——有固有磁矩（即通常情况下各磁矩矢量和不为零）
抗磁质——没有固有磁矩（即通常情况下各磁矩矢量和为零），在外磁场中会产生感应磁矩
（3）磁介质磁化
没有外磁场
顺磁质
在外磁场中
在无外磁场时，分子磁矩排列杂乱，宏观上不产生磁效应，温度越高顺磁效应越弱。
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分子电流观点
分子环流
一个分子相当于一个环行电流
分子磁矩
无外磁场时，分子环流的取向杂乱无章，磁矩相互抵消
演示动画：磁化面电流
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I0
I0
I/
I/
I/
励磁电流
磁化电流
0
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在外磁场中分子磁矩将不同程度地沿外磁场方向排列起来，在宏观上呈现出附加磁场，这个附加磁场的方向与外磁场方向相同，使介质中的磁感应强度增加。
顺磁场在外磁场中的磁化过程称为取向磁化。
对顺磁质B/与B0同向
则磁介质中的磁场为：B=B0+B/
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对抗磁质，以电子轨道磁矩为例
加上外磁场后，电子将受到洛伦兹力。简单起见，设电子轨道平面与磁场垂直。
（1）与B同向时
此时洛伦兹力向心，设轨道半径不变，由洛伦兹力引起的方向与0同向,有= 0+ 。可得值，而的方向与外磁场B同向，原有的磁矩m0有改变量为m， m为附加磁矩，方向与外磁场B反向。
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（2）与B反向时
此时洛伦兹力离心，设轨道半径不变，由洛伦兹力引起的方向与0反向,有= 0- ，同样分析可得有同样的值，且的方向仍与外磁场B同向，原有的磁矩m0的改变量为m， 附加磁矩m方向还是与外磁场B反向。
－附加磁矩m与B反向
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