2020年南师附中高中物理竞赛辅导课件12磁介质中的磁场(共24张PPT)
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如钴、铁、镍等
a.顺磁质和抗磁质: r值约为110-51
----弱磁性物质
b铁磁质： r>>1 ----强磁性物质
c.定义 mr 1 ----磁化率
d.顺磁质：m >0 e.抗磁质：m <0 f.铁磁质：m很大
二1.分.顺子磁固质有和磁抗矩磁p质m ：的分微子观中解所释有的电
子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和
2020年
高中物理学奥林匹克竞赛
考前辅导
2020 江苏南京
12-1磁介质.顺磁质和抗磁质的磁化
一 .磁介质的分类 B0：真空中的磁感应强度 B' ：磁介质磁化而产生附加磁场
1.磁介质中的磁感应强度为
BB0B
2.定义
r
B B0
----相对磁导率
3.根据r的不同，磁介质分为三类： (1).顺磁质：r>1，即B>B0，这是因B 与 B0同向所致，如锰、铝、氧等 (2).抗磁质：r<1，即B<B0.这是因 B 与 B0反向所致，如铜、氢、硫等 (3).铁磁质：r>>1, 即B>>B0，这是 因B为 不但与B0 同向，且比B0大得多,
3.外加磁场
(1)磁场较弱：自发磁化方向与外磁场方 向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大， 反之则逐渐缩小(畴壁运动)
(2).磁场较强：缩小着的磁畴消失，
其它磁畴的磁化方向转向外场方向。
外场越强，转向越充分。所有磁畴
都沿外磁场方向排列时则达到饱和
磁化状态
----磁性很强
4.去除外磁场：分裂成许多磁畴。由 于掺杂和内应力等原因，磁畴之间 存在摩擦阻力，使磁畴不能恢复到 磁化前的杂乱排列状态
矩作用下转向外磁场方向排列。外磁 场越强，这样的排列越整齐
(加2)磁.呈场现B出 一个-与---外顺磁磁场性同产方生向的的机附理
(3)分子固有磁矩转向是产生顺磁性 的主要原因(分子附加磁矩可忽略不
12-2.磁化电流.磁化强度.磁介质中的磁场
一.磁介质中的安培环路定律
N
S
1.磁介质表面出现磁化电流
----表现出磁滞现象
5.T升高，分子热运动加剧。T>Tc时， 磁畴全部被破坏，铁磁质转为顺磁质
----存在居里点
THE END 祝大家竞赛顺利、学业有成
谢谢观看！
3 、天才就是百分之九十九的汗水加百分之一的灵感与其不透彻地理解许多事，不如理解的事不多，但都能彻底。 14. 有高水平的集体，才有高水平的个人。 24. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。 1 、意志力是人的一条救生索，它可以帮助我们脱离困境，引导我们走向胜利。 8 、一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。 12. 不为失败找理由，要为成功找方法。 4. 把容易题作对，难题就会变容易。 7. 努力造就实力，态度决定高度。 1 、伟大的力量存在于我们的内心。 4. 如果惧怕前面跌宕的山岩，生命就永远只能是死水一潭。 6. 很多事先天注定，那是;但你可以决定怎么面对，那是“运”! 10 、你战胜苦难，它就是你的财富;苦难战胜你，它就是你的屈辱。 6 、不管失败多少次，都要面对生活，充满希望。 1 、人生就像一口大锅，当你走到了锅底时，无论朝哪个方向走，都是向上的。最困难的时刻也许就是拐点的开始，改变一下思维方式就可能
R1
μr
I
解：作半径为r的圆周为积分回路L
1. r<R1：L回路中所包围的电流
I
I
R12
r
2
Hdl2rH I'
L
r2
R
2 1
I
H
r
2R12
I
B
0r 2R12
I
μr R 1 R 2
I I
Lr
2.R1< r <R2
：
H
I
Hdl 2rHI
L
B 0rI
r R1
R2
2r 2r I
3. r>R2
令 0r ----磁介质的磁导率
LBdlI
令 HB ----磁场强度
Hdl I 传导电流 L ----磁介质中的安培环路定理
H单位为安培/米(A/m)
二. B、 H 、 M 的关系
1.磁化强度：磁介质单位体积内分子
磁矩的M 矢量和p，m即
pm
V
23..顺抗磁磁质质：：附 固加 有磁 磁矩 矩ppmm可0忽略；
2.抗磁质分子顺磁质分子的区别：
无外磁场作用时，抗磁质分子的固有 磁矩为零，顺磁质分子的固有磁矩不 为零
3mL .抗e :磁电r质 子(的的m 微v轨)观道: 电解运子释动轨磁道矩
B0
me
M
L
运动角动量
a.外加磁场: 电子的轨道
运动受到磁力矩的作用
me B0
me
MmeB0 L
b. dt 时间内: L
LB d l0( IIs)
2.顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方 向一致，抗磁质则相反
3顺.B 以磁L B 2 充质d 满r的l 各螺0 向0 绕((N N 同环 性 为IIs均I例s ))匀IL0rN匝 r
因无磁介质时有 B02r0NI
r
B B0
NI Is NI
LB dl0(NIs)0rNI
4.在各向同性磁介质中实验有
M M m mH B
r
1
B
B
B
B
0r
0 0r
H
B 0 0 (H M )
[例16]半径为R1的无限长
圆柱导体( 0)，外有
一 半 径 为 R2 的 无 限 长 同
轴圆柱面，两者间充满 I
相对磁导率为r的均匀磁
介质。设电流I从圆柱体 中均匀流过并沿外圆柱 面流回。求磁场的分布
Hdl 2rH
L II 0 L
I
rL
H0 B0
磁场分布与圆柱导体中的电流满足右
手螺旋定则
§12t;>1：一般可达102
－104，最高可达106
2. 随H而变化，
即B与H之间是非 线性关系
B
BS
c
b
0a
起始磁化曲线
s
H
3.磁滞现象 Br: 剩余磁
感应强度 Hc:矫顽力
B Br
s
Hc
0
H
磁滞回线
4.铁磁质有一临界温度Tc---居里点 5.工作温度高于Tc时，铁磁质将丧失 其铁磁性而转化为顺磁质
二.铁磁质的微观解释 1.磁畴：相邻原子中的电子自旋磁矩
自发地平行排列，形成一个个小的 自发磁化区
2.无外磁场：各磁畴磁 化方向杂乱无章
----对外不显磁性
LMdt
M
me
c矩d..电一子个me产分生子--一的--与个附与B加0进磁反动矩向相p 应m的附加m 磁e
任一体积元中，大量分子的附加磁 矩矢量和与外磁场反向，产生与外磁 场方向相反的附加磁场
----抗磁性产生的机理
*附加磁矩是产生抗磁性的唯一原因
4.顺磁质的微观解释 (1).加外磁场后，固有磁矩pm 在磁力
a.顺磁质和抗磁质: r值约为110-51
----弱磁性物质
b铁磁质： r>>1 ----强磁性物质
c.定义 mr 1 ----磁化率
d.顺磁质：m >0 e.抗磁质：m <0 f.铁磁质：m很大
二1.分.顺子磁固质有和磁抗矩磁p质m ：的分微子观中解所释有的电
子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和
2020年
高中物理学奥林匹克竞赛
考前辅导
2020 江苏南京
12-1磁介质.顺磁质和抗磁质的磁化
一 .磁介质的分类 B0：真空中的磁感应强度 B' ：磁介质磁化而产生附加磁场
1.磁介质中的磁感应强度为
BB0B
2.定义
r
B B0
----相对磁导率
3.根据r的不同，磁介质分为三类： (1).顺磁质：r>1，即B>B0，这是因B 与 B0同向所致，如锰、铝、氧等 (2).抗磁质：r<1，即B<B0.这是因 B 与 B0反向所致，如铜、氢、硫等 (3).铁磁质：r>>1, 即B>>B0，这是 因B为 不但与B0 同向，且比B0大得多,
3.外加磁场
(1)磁场较弱：自发磁化方向与外磁场方 向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大， 反之则逐渐缩小(畴壁运动)
(2).磁场较强：缩小着的磁畴消失，
其它磁畴的磁化方向转向外场方向。
外场越强，转向越充分。所有磁畴
都沿外磁场方向排列时则达到饱和
磁化状态
----磁性很强
4.去除外磁场：分裂成许多磁畴。由 于掺杂和内应力等原因，磁畴之间 存在摩擦阻力，使磁畴不能恢复到 磁化前的杂乱排列状态
矩作用下转向外磁场方向排列。外磁 场越强，这样的排列越整齐
(加2)磁.呈场现B出 一个-与---外顺磁磁场性同产方生向的的机附理
(3)分子固有磁矩转向是产生顺磁性 的主要原因(分子附加磁矩可忽略不
12-2.磁化电流.磁化强度.磁介质中的磁场
一.磁介质中的安培环路定律
N
S
1.磁介质表面出现磁化电流
----表现出磁滞现象
5.T升高，分子热运动加剧。T>Tc时， 磁畴全部被破坏，铁磁质转为顺磁质
----存在居里点
THE END 祝大家竞赛顺利、学业有成
谢谢观看！
3 、天才就是百分之九十九的汗水加百分之一的灵感与其不透彻地理解许多事，不如理解的事不多，但都能彻底。 14. 有高水平的集体，才有高水平的个人。 24. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。 1 、意志力是人的一条救生索，它可以帮助我们脱离困境，引导我们走向胜利。 8 、一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。 12. 不为失败找理由，要为成功找方法。 4. 把容易题作对，难题就会变容易。 7. 努力造就实力，态度决定高度。 1 、伟大的力量存在于我们的内心。 4. 如果惧怕前面跌宕的山岩，生命就永远只能是死水一潭。 6. 很多事先天注定，那是;但你可以决定怎么面对，那是“运”! 10 、你战胜苦难，它就是你的财富;苦难战胜你，它就是你的屈辱。 6 、不管失败多少次，都要面对生活，充满希望。 1 、人生就像一口大锅，当你走到了锅底时，无论朝哪个方向走，都是向上的。最困难的时刻也许就是拐点的开始，改变一下思维方式就可能
R1
μr
I
解：作半径为r的圆周为积分回路L
1. r<R1：L回路中所包围的电流
I
I
R12
r
2
Hdl2rH I'
L
r2
R
2 1
I
H
r
2R12
I
B
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I
μr R 1 R 2
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2.R1< r <R2
：
H
I
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L
B 0rI
r R1
R2
2r 2r I
3. r>R2
令 0r ----磁介质的磁导率
LBdlI
令 HB ----磁场强度
Hdl I 传导电流 L ----磁介质中的安培环路定理
H单位为安培/米(A/m)
二. B、 H 、 M 的关系
1.磁化强度：磁介质单位体积内分子
磁矩的M 矢量和p，m即
pm
V
23..顺抗磁磁质质：：附 固加 有磁 磁矩 矩ppmm可0忽略；
2.抗磁质分子顺磁质分子的区别：
无外磁场作用时，抗磁质分子的固有 磁矩为零，顺磁质分子的固有磁矩不 为零
3mL .抗e :磁电r质 子(的的m 微v轨)观道: 电解运子释动轨磁道矩
B0
me
M
L
运动角动量
a.外加磁场: 电子的轨道
运动受到磁力矩的作用
me B0
me
MmeB0 L
b. dt 时间内: L
LB d l0( IIs)
2.顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方 向一致，抗磁质则相反
3顺.B 以磁L B 2 充质d 满r的l 各螺0 向0 绕((N N 同环 性 为IIs均I例s ))匀IL0rN匝 r
因无磁介质时有 B02r0NI
r
B B0
NI Is NI
LB dl0(NIs)0rNI
4.在各向同性磁介质中实验有
M M m mH B
r
1
B
B
B
B
0r
0 0r
H
B 0 0 (H M )
[例16]半径为R1的无限长
圆柱导体( 0)，外有
一 半 径 为 R2 的 无 限 长 同
轴圆柱面，两者间充满 I
相对磁导率为r的均匀磁
介质。设电流I从圆柱体 中均匀流过并沿外圆柱 面流回。求磁场的分布
Hdl 2rH
L II 0 L
I
rL
H0 B0
磁场分布与圆柱导体中的电流满足右
手螺旋定则
§12t;>1：一般可达102
－104，最高可达106
2. 随H而变化，
即B与H之间是非 线性关系
B
BS
c
b
0a
起始磁化曲线
s
H
3.磁滞现象 Br: 剩余磁
感应强度 Hc:矫顽力
B Br
s
Hc
0
H
磁滞回线
4.铁磁质有一临界温度Tc---居里点 5.工作温度高于Tc时，铁磁质将丧失 其铁磁性而转化为顺磁质
二.铁磁质的微观解释 1.磁畴：相邻原子中的电子自旋磁矩
自发地平行排列，形成一个个小的 自发磁化区
2.无外磁场：各磁畴磁 化方向杂乱无章
----对外不显磁性
LMdt
M
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c矩d..电一子个me产分生子--一的--与个附与B加0进磁反动矩向相p 应m的附加m 磁e
任一体积元中，大量分子的附加磁 矩矢量和与外磁场反向，产生与外磁 场方向相反的附加磁场
----抗磁性产生的机理
*附加磁矩是产生抗磁性的唯一原因
4.顺磁质的微观解释 (1).加外磁场后，固有磁矩pm 在磁力