哈工大_第15章-稳恒磁场中的介质2013

r M
=
r mm
r × B,
分沿子外磁磁矩场倾方向向于有沿一外定磁量场值方，∑向排mv 列mi ，≠ 0磁,矩的矢量和
产生附加磁场
r B ′,
rr B ′与 B0 同方向。
rr r
r B0
合磁 场 B = B0 + B ′ , B > B 0
µr > 1 .
② 抗磁质的磁化
抗磁质：分子固有磁矩为零。
= I′
∴
∫
v M
r ⋅ dl
=
I′
l
即磁化强度 M 沿闭合回路的线积 分等于穿过该回路磁化电流的代数 和。
二. 有介质时的安培环路定理
真空中 介质中
rr
∫l B ⋅ dl = µ 0 ∑ I
rr
(l)
∫ B ⋅ dl = ∑ µ0 (I 0 + I ′)
l
(l)
磁场由传导电流与束缚电流产生。
∫ ∑ ∑ ∑ ∫ l
L
r
3. 磁化强度 M
定义：
∑ r
M=
mv mi
∆V
rr
顺磁质 M 与 B0 同向。
rr
抗磁质 M与
B
反向。
0
磁化强度等于单位体积内分子磁矩的矢量和。
单位： A / m
4 . 磁化电流
以长直螺线管为例
管内充满各向同性的顺磁质 或抗磁质。
磁化强度与磁化电流的关系：
总磁矩 I ′S
磁化强度
M = I ′s = I ′s = I ′ = i′ ∆V ls l
⇒
I′
r i′ : 为磁化电流密度 ，它等于沿轴线单
位长度 上的磁化电流。
磁化强度的环流 ：
rr vr vr vr vr
∫ M ⋅dl = ∫ M ⋅dl + ∫ M ⋅ dl + ∫ M ⋅dl + ∫ M ⋅dl
l
ab
bc
cd
da
rr
__
= M ⋅ ab = i′ ab + 0 + 0 + 0
r B
r −M
µ0
rr
∴ ∫ H ⋅ dl = ∑ I0
l
(l)
…….. 有 磁介质时的安培环路定理
磁场强度对闭合回路的线积分等于穿过该回路 传导电流的代数和。
r H=
r B
r −M
µ0
rr
∫ H ⋅ dl = ∑ I0
l
(l )
对各向同性的顺磁质或抗磁质，有
r
r
M = χmH ,
χ m 是磁化率
测 B， 改变 I， 测出 H ~ B 曲线 。
1）起始磁化曲线
2） µ r — H 曲线
→ µr 随H变化
3） 磁滞回线 Br : 剩磁 ， Hc : 矫顽力
铁磁质中 B 的变化总是落后于外加磁 场 H 变化的现象称为磁滞现象。
当温度高到某一特定温度值时, 铁磁材料的所有特性消失而成为顺磁质 , 这一临界温度叫作居里点。
r
r
r
rr
B = µ0H + µ0M = µ0(H + M )
r
r
r
r
r
= µ 0 ( H + χ m H ) = µ 0 (1 + χ m ) H = µ 0 µ r H = µ H
µr = 1+ χm , µ = µ0µr .
r
rr
∴ B = µ0µr H = µH
真空中
r M
=
0
，由
r H
=
r B0
1 µ0
rr B ⋅ dl =
(l )
I0 +
(l )
I′ =
(l)
rr I0 + M ⋅ dl
l
∫ ∑ ∴
r (B
rr − M ) ⋅dl =
l µ0
I0
(l )
定义
r H=
r B
r −M
µ0
为磁场强度 ， 单位：安/米
∫ ∑ ∴
(
r B
rr − M ) ⋅dl
=
l µ0
I0
(l )
定义
r H=
r −M
得
Leabharlann Baidu
r µ0 r B0 = µ0H
或
r H
=
r B0
µo
三. 有介质时的高斯定理
rr r B = B0 + B′
rr
rr r
∫∫ B ⋅ dS = ∫∫ ( B0 + B ′) ⋅ dS = 0
S
S
15-2. 铁磁质
1 . 铁磁质的磁化特性
H = NI 2π r
N 为环匝数。 r 为环平均半径。
2 . 铁磁质r的磁化机理 —— 磁畴理论 当 B 0 = 0 时， 相邻原子间的电子存在很强的
交换作用，形成一个小小的自发磁 化区域，称为磁畴。
r 当 B 0 ≠ 0 时，
磁畴转向外场方向排列 ——铁磁质磁化。
第十五章 稳恒磁场中的介质
一. 介质的磁化
磁介质响应外磁场产生磁化电流的过程称为磁化。
实验证明：有磁介质时的磁感应强度为真空时的μr 倍。
例如：有磁介质的长直螺线管 的磁感应强度为 B = µr B0 = µr µ0nI µr : 介质的相对磁导率。
1 . 磁介质分类 1） 抗磁质: µr < 1,磁介质内磁场被削弱. 如锌,铜,水银,铅等。 2） 顺磁质: µr > 1,磁介质内的磁场被增强 . 如锰,铬,氧,氮等。
3） 铁磁质: µr >> 1, 对原磁场影响很大 . 如铁,钴,镍等。 4） µr = 0 如超导体属于此类。
2. 磁介质的磁化机理
① 顺磁质的磁化
顺磁质: 分子固有磁矩不为零。
r
当 B0 = 0 时，但由于热运动，分子磁矩无规则排列 , 不显磁性。
∑ r
mv mi = 0 ,
当 B 0 ≠ 0 时， 分子磁矩受外磁场磁力距作用，
r
B r
0
=
0时 ,
B0 ≠ 0时 ,
附加磁场
∑r m mi
=0
产生附加磁矩 ∆mv
rr
B ′与 B0 反向。∴
e
r ,与 B 0 反向。
rr 合磁 场 B = B
0
−
r B′
,
B < B0 µr < 1 .
r B0
r
r L
∆mr e
L
r
⊗M
e
mrr e M
=
mr
×
r B
r B0
mr e
⊙Mr
e
r
∆mr e