文档介绍：第16章有磁介质存在时的磁场§1磁介质对磁场的影响§2原子的磁矩§3磁介质的磁化§4H矢量及其环路定理§5铁磁质12BBBo=+'顺磁质抗磁质铁磁质§1磁介质对磁场的影响有介质时的磁场可表示为传导电流产生与介质有关的电流产生μrBB=111rrrμμμ≤≥>>在介质均匀充满磁场的情况下介质的相对磁导率,它随磁介质的种类或状态的不同而不同。rμ磁介质的分类:3§2原子的磁矩原子中的电子有绕核的轨道运动,同时还有自旋;这两种运动都会产生磁场。类似载流圆线圈磁矩的定义,我们也可引进电子的磁偶极矩(简称磁矩m:原子内沿着圆形轨道的等效电流为:reIπυ2ev==neISmˆ=其中为圆面积的正法线方向的单位矢量,它与电流流向满足右手螺旋关系。neˆrπυ2v=假设电子质量me,在半径为r的圆周上以恒定的速率v绕原子核运动,则电子绕核运动的回旋频率为:4θZμLv同时,电子具有做轨道运动的角动量:rmLev=代入上式:Lmeme2=电子的角动量与磁矩反向故上式的矢量式为:Lmeme2-=evrev2122===rrISmππ由此,电子轨道运动的磁矩为:5在量子理论中,轨道磁矩的值是量子化的,最小值称为玻尔磁子:⋅⨯==-emem对于电子的内禀自旋磁矩与自旋角动量s的关系:2,的大小等于sSmemeB-=物质的磁性由电子轨道磁矩和自旋磁矩共同决定。原子核也有磁矩,但都小于电子磁矩的千分之一,一般情况下都不考虑。在正常情况下,如果分子磁矩的矢量和为零,该物质为抗磁质;如果分子磁矩的矢量和具有一定的值,这个值叫分子的固有磁矩,该物质为顺磁质;铁磁质是顺磁质的一种特殊情况。6还可以证明,在外磁场的作用下,一个电子的轨道运动和自旋运动以及原子核的自旋运动都会发生变化,并产生一附加磁矩,其方向都是和外加磁场的方向相反的。m对抗磁质的分子来说,虽然没有固有磁矩,但其在外磁场中会产生附加磁矩的矢量和就是该分子在外磁场中产生的感生磁矩。由于其方向和外磁场方向相反,所以表现出抗磁性。对顺磁质的分子来说,即有固有磁矩,又有感生磁矩。由于感生磁矩要比固有磁矩小到5个数量级以下,所以其和矢量的方向和外磁场方向相同,所以还是表现出顺磁性。7§3磁介质的磁化二、磁化电流(束缚电流在外磁场作用下,由于分子磁矩的取向一致,考虑到分子电流在介质表面总效应相对应的电流叫束缚电流。m每个分子等效一个圆电流一、分子电流分子磁矩由于顺磁质分子的固有磁矩在磁场中定向排列或抗磁质分子在磁场中产生了感应磁矩,因而在磁介质表面上出现束缚电流的现象叫磁介质的磁化。⋅B均匀磁场螺线管截面⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅mpI'如长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质被均匀磁化8三、∑→=⎰⋅='⨯='LlMInMjdˆ极化强度VpPieiVΔlim0Δ∑→=⎰⋅-='SsPqdnPˆ⋅='σ对比电介质9§4H矢量及其环路定理一、有介质时的环路定理⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⋅∑=⋅⎰⎰SLSBIlB((201int0ddμ真空考虑到磁化电流(1式则需加以修正10设:I0─传导电流I'─磁化电流(intint,00IIlBL'+∑=⋅⎰μdlMILd⋅+∑=⎰0int,00μμ磁介质I'int,00(IlMBL∑=⋅-⎰dμMBH-=0μ定义:磁场强度HI0L11得:⎰∑=⋅LIlHint,0d•H的单位:•真空中:00μBHM==,。A/m410Oe13π=奥斯特Oe(SGSM,A/m(SI;MBH-=μ磁场强度int,00(IlMBL∑=⋅-⎰dμ的环路定理H•一般情μμμBBHMr==≠00,12解:根据题意,在垂直于电缆轴的平面内作一圆心在轴上、半径为r的圆周L。对此圆周应用H的环路定理,得IrHIrdHL=⇒=⋅∑⎰π2int,0由此得rIHπ2=在利用B与H得关系,得IrBrπμμ20=一根长直单芯电缆的芯是一根半径为R的金属导体,它和导电外壁之间充满相对磁导率为的均匀介质(如图。今有电流I均匀地流过芯的横截面并沿外壁流回。求磁介质中磁感应强度的分布。rμB线是在与电缆轴垂直得平面内圆心在轴上得同心圆13在铁磁质磁化特许的测量实验中,设所用的环形螺线管上共有1000匝线圈,,,测得环内磁感应强度B=,求:(1螺绕环铁心内的磁场强度H;(2该铁磁质的磁导率和相对磁导率。rμμ解:(1根据题意,取回路如图,半径为r的圆周。对此圆周应用H的环路定理,得NIrHIrdHL=⇒=⋅∑⎰π2int,0由此得rNIHπ2=(⨯=⨯⨯=π14在铁磁质磁化特许的测量实验中,设所用的环形螺线管上共有1000匝线圈,,