3.2磁多极矩.ppt

第三章静磁场
陈尚达
材料与光电物理学院
第三章静磁场
1、失势及其微分方程
2、磁标势
3、磁多极矩
4、阿哈罗诺夫-玻姆效应
5、超导体的电磁性质
磁多极矩
二、磁多极矩
磁场矢势展式中,第1项为零表示展开式中不含磁单极项(不含与点电荷对应项,因为源的散度为零)。
1、“磁单极”矢势:
由于电流的连续性,电流看成许多闭合流管。
物理意义:
2、磁偶极矩矢势:
处理:
将恒定电流看成许多闭合电流管:
电流源的坐标矢量均在流管上面:
利用全微分闭合回路线积分为零:
物理意义:第2项代表磁偶极矩产生的失势
m为电流线圈的磁矩
为小线圈的面积
对于小线圈:

磁偶极势在形式上和电偶极势相似,一个小电流线圈可以看作是一对正负磁荷组成的磁偶极子。
1959年阿哈罗夫-玻姆提出在量子力学可适用
的微观态中和有可观测的物理效应,这
一效应被称为A-B效应。
A-B效应表明,在量子物理中磁场的物理效应不能完全用来描述,矢势可以对电子发生相互作用。但是由于的任意性,用它描
述磁场显然又过多。
阿哈罗诺夫-玻姆效应
带有螺线管电子衍射实验发现,能够完全且恰当的描述磁场的物理量是相因子: 。若L为可缩小到一点的无穷小路径,则
因此相因子描述等价于局域磁场的描述。但是当L为不能缩小到一点的路径时,则相因子所包含的物理信息就不能用局域场描述。

超导体的电磁性质
在1986年以前,超导材料的临界温度都非常低(大约在3~5k左右。1986年以来,人们陆续发现了一系列有较高临界温度的超导材料,这些高温超导材料具有非常广阔的应用前景。

超导体内部(不包括导体的表面层)的磁感应强度与超导体所经历的历史无关。若物体原来处于超导态,当加上外磁场时,只要磁场强度不超过,则就不能进入超导体。
这一效应表示超导体不能简单的看作通常导体当电导率时的极限。
通常导体内
常矢量