大学物理基础中册课件教学课件 ppt 作者 刘炳胜 李海宝 郭铁梁 主编第12章.pptx

大学物理基础（中） 第12章 磁介质 第12章 磁介质12.1顺磁性和抗磁性12.2磁介质的磁化12.3介质中的磁场12.4铁磁质12.5磁 路基本要求理解顺磁质和抗磁质磁化的规律及微观解释；了解铁磁质的磁化规律及相关应用；掌握各向同性介质中磁场强度H和磁感应强度B之间的关系；掌握介质中的高斯定理和安培环路定理，能应用介质中的高斯定理和安培环路定理解决有关问题；了解磁化强度的定义；了解磁路定律。基本要求重点难点[重点]介质的磁化规律；介质中的安培环路定理；铁磁质[难点]磁感应强度 、磁化强度 和磁场强度 之间的关系重点难点12.1 顺磁性和抗磁性原子中电子的磁矩1磁场中的核外电子2磁介质的顺磁性和抗磁性312.1.1 原子中电子的磁矩以I表示电流，以S表示圆面积，则一个圆电流的磁矩为 （12.1）沿着圆形轨道的电流就是 （12.2）12.1.1 原子中电子的磁矩而电子轨道运动的磁矩大小为 （12.3）12.1.1 原子中电子的磁矩 （12.4） （12.5）12.1.2 磁场中的核外电子将物质放入一外磁场 中，在外磁场作用下，电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及原子核的自旋磁矩都要受到磁力矩的作用。图12.1 电子轨道运动在磁场中的进动与附加磁矩12.1.3 磁介质的顺磁性和抗磁性12.1.3.1 磁介质的分类在一个分子中有许多电子和若干个原子核，一个分子的磁矩是其中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及原子核的自旋磁矩的矢量和。有些分子在正常情况下，其磁矩的矢量和为零，由这些分子组成的物质称为抗磁质有些分子在正常情况下其磁矩的矢量和不为零，而是具有一定的值，这个值叫做分子的固有磁矩。12.1.3 磁介质的顺磁性和抗磁性12.1.3.2 磁介质的磁导率介质中的总磁场的磁感应强度B为 （12.6）图12.2 外磁场与介质中的附加磁场12.1.3 磁介质的顺磁性和抗磁性磁介质的相对磁导率，其表达式为 （12.7）介质的磁导率 ，其表达式为 （12.8） （12.9）12.1.3 磁介质的顺磁性和抗磁性表12.1 几种磁介质的相对磁导率磁介质的种类相对磁导率顺磁质（ ）氧（液体，90K ）氧（气体，293K ）铝（293K ）铂（293K ）抗磁质（ ）铋（293K ）汞（293K ）铜（ 293K）氢（气体）铁磁质（ ）纯铁（最大值）硅钢（最大值）坡莫合金（最大值）12.2 磁介质的磁化磁化强度1磁化电流212.2.1 磁化强度单位体积内分子磁矩的矢量和就叫做磁介质的磁化强度。以 表示小体积元 内磁介质的所有分子的磁矩的矢量和，以M表示磁化强度，则有 （12.10）12.2.2 磁化电流设沿轴线单位长度上的磁化电流为 ，则对于截面积为S，长为l的一段磁介质圆柱，有 （12.11） （12.12）12.2.2 磁化电流图12.3 充满磁介质的直螺线管12.3 介质中的磁场有磁介质的磁高斯定理1有磁介质的安培环路定理212.3.1 有磁介质的磁高斯定理由于传导电流和磁化电流所产生的磁场的磁感应线都是闭合曲线，则有下列两式因此，有下式 （12.13）12.3.2 有磁介质的安培环路定理在安培环路定理 （12.14）即 （12.15）定义一个辅助矢量 （12.16）12.3.2 有磁介质的安培环路定理称为磁场强度，这样有磁介质存在时，安培环路定理可写成如下简单形式 （12.17）实验表明，对于各向同性的均匀磁介质，介质内任一点处的磁化强度M与该点磁场强度H成正比，写成等式为 （12.19）12.3.2 有磁介质的安培环路定理将式（12.19）代入式（12.16）得 （12.20）令 （12.21）则有 （12.22）12.3.2 有磁介质的安培环路定理表12.2 磁介质的磁化率实验值（ 20°C时）顺磁质抗磁质氮氢氧铜铝汞钯铋12.3.2 有磁介质的安培环路定理[例12.1] 如图12.4所示，已知载流螺绕环电流为I，线圈的总匝数为N，环内磁介质的相对磁导率为 ，求载流螺绕环内B分布。图12.4 内部带有磁介质的载流螺绕环12.3.2 有磁介质的安培环路定理[解]下面取半径为 的同心圆，由安培环路定理得所以则有12.3.2 有磁介质的安培环路定理[例12.2] 无限长圆柱形导体外面包有一层相对磁导率为 的圆筒形磁介质。导体半径为R1，磁介质的外半径为R2，如图12.5所示。当导体内有电流 通过时，求介质内、外磁场强度和磁感应强度的分布。图12.5 外部具有磁介质的无限长圆柱形导体12.3.2 有磁介质的安培环路定理[例12.3] 如图12.6所示，在一无限长的螺线管中，充满某种各向同性的均匀线性介质，介质的磁化率为 ，设螺线管单位长度上绕有N匝导线，导线中通以传导电流I，求螺线管内的磁场。图1