磁场和物质的相互作用.ppt

* 第15章 磁场与物质的相互作用 §15.1 物质的磁化 §15.2 磁化强度和磁化电流 §15.3 介质中磁场的基本规律 §15.4 铁磁物质 §1 物质的磁化 一、磁介质的分类及性质 实验证明： 若载流导线周围空间充满均匀各向同性介质，则介质内的磁 感应强度 相对磁导率 纯数 顺磁质 抗磁质 铁磁质 超导体 大多数顺磁质 所有抗磁质 （103~104） 与 有关，不是恒量 外场撤除后仍保留部分磁性 §1 物质的磁化 一、磁介质的分类及性质 磁介质 处于磁场中与磁场发生相互作用的物质 物质分子中的原子、电子 外磁场 相互作用 物质被磁化 过程： 运动状态改变 产生磁化电流 产生附加磁场 再作用于磁化电流 ??????达到平衡 §1 物质的磁化 二、原子的磁矩 e I 电子运动周期 轨道磁矩 轨道角动量 电子自旋磁矩 为自旋角动量 §1 物质的磁化 三、抗磁性 抗磁性存在于一切磁介质中 起源：电子轨道运动在外磁场作用下的微小变化 ? ? 旋进 电子产生附加转动 形成附加磁矩 §1 物质的磁化 三、抗磁性 ? 设电子质量m，运动半径 r，角速度w 由角动量定理 作旋进，大小不变 由 旋进角速度 （拉摩圆频率） 亦即：电子获一附加角动量 ，产生一附加磁矩 §1 物质的磁化 三、抗磁性 分子磁矩 抗磁质 分子磁矩 分子中每个电子的磁矩 外磁场的作用 产生与外场方向相反的附加磁场 抗磁性 ? §1 物质的磁化 四、顺磁性 顺磁质 分子磁矩 无外场时，在宏观体元内 原因：热运动使 取向无规 有外场时，不同方向的 将转向外场方向 原因：力矩 作用 或从能量角度 或多或少地转向外场方向，在一定程度上沿外场方向排列 热运动将破坏磁矩的规则排列，温度越高，顺磁性越弱 （居里定律） 顺磁性和抗磁性 分子（固有）磁矩： 顺磁质： 抗磁质： 分子附加磁矩： 感应磁化 取向磁化 分子电流 §15.2 磁化强度和磁化电流 一 、 磁化强度 SI中单位： 二、 磁化电流 ? 定义： 总效果：在磁介质表面 形成磁化电流。 斜柱体总磁矩： 想象从磁介质表面处挖出一小的斜柱体 根据定义： q DS dl q DS dl 已知磁化强度求磁化电流： 在两种磁介质的界面处情况如何？ 对比电介质学习 [例15-1] 求均匀磁化介质球磁化电流及其在球心处产生磁场。 球带状圆电流在 球心处产生磁场 §15-3 介质中磁场的基本规律 一、 介质中磁场的高斯定理 二、 磁场强度 介质中磁场的安培环路定理 ：磁化电流产生 ：外磁场 困难所在： 对比电介质学习 考虑无限长直电流情况 (磁场强度) SI中H之单位：A/m 取闭合回路l 剥去外围磁介质 三、 各向同性的磁介质 抗磁质 顺磁质 实验公式： ：介质的磁化率 ：介质的磁导率 ：介质的相对磁导率 利用磁高斯定理和安培环路定理可证明：在不同介质交界面两侧的磁场满足如下边界条件： [例15-2] 求磁介质中的磁化强度、磁感应强度及其表面磁化电流线密度。 细长均匀磁化棒,磁化强度M，沿棒长方向。求图中各 点的H、B。 1 2 3 4 5 6 7 M 均匀磁化，只存在磁化面电流， 长直螺线管 ？ 由 *