磁介質(zhì)的磁化和介質(zhì)中的安培環(huán)路定理課件

磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理(第九章第1~4節(jié))1磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理磁場中放入磁介質(zhì)磁介質(zhì)發(fā)生磁化出現(xiàn)磁化電流一、磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象磁介質(zhì)的分類凡是能與磁場發(fā)生相互作用的物質(zhì)叫磁介質(zhì)。在各向同性均勻介質(zhì)中：磁介質(zhì)內(nèi)部的總場強介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中的r倍。順磁介質(zhì)：抗磁介質(zhì):鐵磁介質(zhì):即稱為相對磁導(dǎo)率。產(chǎn)生附加磁場2磁場中放入磁介質(zhì)磁介質(zhì)發(fā)生磁化出現(xiàn)磁化電流一、磁介質(zhì)的磁化整個分子磁矩是其中各個電子的軌道磁矩和自旋磁矩以及核的自旋磁矩的矢量和（核自旋磁矩?？珊雎裕╉槾刨|(zhì)：由具有固有磁矩的分子組成。分子中各電子的磁矩不完全抵消，整個分子具有一定的固有磁矩?？勾刨|(zhì)：分子中各電子的磁矩完全抵消，整個分子不具有固有的磁矩。1.順磁質(zhì)的磁化機制磁介質(zhì)是由大量分子或原子組成，無外場時，順磁質(zhì)分子的磁矩排列雜亂無章，介質(zhì)內(nèi)分子磁矩的矢量和。2.磁介質(zhì)的磁化機制類似電介質(zhì)的討論，從物質(zhì)電結(jié)構(gòu)來說明磁性的起源。NS相當于一磁偶極子3整個分子磁矩是其中各個電子的軌道磁矩和自旋磁矩以及有外磁場時，這些分子固有磁矩就要受到磁場的力矩作用，等效Is⊙從導(dǎo)體橫截面看，導(dǎo)體內(nèi)部分子電流兩兩反向，相互抵消。導(dǎo)體邊緣分子電流同向,未被抵消的分子電流沿著柱面流動。分子電流可等效成磁介質(zhì)表面的磁化電流Is，Is產(chǎn)生附加磁場。分子磁矩的矢量和:力矩的方向力圖使分子磁矩的方向沿外場轉(zhuǎn)向。各分子磁矩都在一定程度上沿外磁場方向排列起來.4有外磁場時，這些分子固有磁矩就要受到磁場的力矩作加外磁場后，電子受的向心力為核力和洛侖茲力的疊加，iei產(chǎn)生反向電子附加磁矩2.抗磁質(zhì)的磁化機制

磁化電流Is可產(chǎn)生附加磁場，但無熱效應(yīng)，因為無宏觀電荷的移動，磁化電流束縛在介質(zhì)表面上，不可引出，因此，磁化電流也稱為束縛電流。對抗磁介質(zhì)來說，無外磁場時，各電子的磁矩矢量和為0，分子磁矩,分子不顯磁性。5加外磁場后，電子受的向心力為核力和洛侖茲力的疊加，綜上所述：不論電子的軌道磁矩方向如何，附加磁場總與外場反向，eii產(chǎn)生反向電子附加磁矩同理，分子電流可等效成磁介質(zhì)表面的磁化電流Is，Is產(chǎn)生附加磁場。Is等效⊕ei6綜上所述：不論電子的軌道磁矩方向如何，附加磁場總與外場反向，②.對于順磁介質(zhì)分子磁矩>電子附加磁矩，順磁效應(yīng)>抗磁效應(yīng)；③.抗磁介質(zhì)中電子附加磁矩起主要作用，顯抗磁性。①.抗磁性是一切磁介質(zhì)固有的特性，它不僅存在于抗磁介質(zhì)中，也存在于順磁介質(zhì)中；明確幾點：7②.對于順磁介質(zhì)分子磁矩>電子附加磁矩，順磁效應(yīng)>抗磁效1.定義：單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和。單位：安/米，A/m方向：與分子磁矩矢量和同向。表征物質(zhì)的宏觀磁性或介質(zhì)的磁化程度的物理量。注意：因為它與介質(zhì)特性、溫度與統(tǒng)計規(guī)律有關(guān)。是第i個分子的磁矩；宏觀無限小微觀無限大；②.真空中。①.無外磁場Bo時，介質(zhì)中。順磁質(zhì)與同向，所以與同方向抗磁質(zhì)與反向，所以與反方向其中：二、磁化強度81.定義：單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和。單位：安/米，A/m方2.磁化強度與磁化電流Is的關(guān)系定義：

沿磁介質(zhì)軸線方向上單位長度的磁化電流稱為磁化電流密度js。結(jié)論1：磁化強度大小數(shù)值上等于磁化電流密度。普遍情況下可以證明：束縛電流線密度的大小等于磁化強度的切向分量。電介質(zhì)有束縛電荷面密度的大小等于電極化強度的法向分量。

在外磁場作用下，介質(zhì)中的分子電流可等效成介質(zhì)表面的磁化電流Is，它產(chǎn)生附加磁場，但無熱效應(yīng)。微分關(guān)系92.磁化強度與磁化電流Is的關(guān)系定義：沿磁介質(zhì)軸線方向上磁化強度沿任一回路的環(huán)流，等于穿過此回路的束縛電流IS的代數(shù)和。IS與L環(huán)繞方向成右旋者為正，反之為負。物理意義與電介質(zhì)中對比的公式

結(jié)論2：磁化強度沿閉合路徑的線積分，等于環(huán)路內(nèi)磁化電流的代數(shù)和。束縛面電流磁化強度電極化強度束縛電荷積分關(guān)系10磁化強度沿任一回路的環(huán)流，等于穿過此回路的束縛電流三、磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)放在磁場中，磁介質(zhì)受到磁場的作用要產(chǎn)生磁化電流，磁化電流又產(chǎn)生附加磁場。任一點的總磁強為：磁力線無頭無尾。穿過任何一個閉合曲面的磁通量為零。四、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理由于束縛電流和磁介質(zhì)磁化的程度有關(guān)，而磁化的程度又決定于總磁場，所以磁介質(zhì)和磁場的相互影響呈現(xiàn)一種比較復(fù)雜的關(guān)系。1.問題的提出11三、磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)放在磁場中，磁介質(zhì)受到磁可以象研究電介質(zhì)與電場的相互影響一樣，通過引入適當?shù)奈锢砹考右院喕?。在真空中的安培環(huán)路定理中：將其應(yīng)用在磁介質(zhì)中時，I為所有電流的代數(shù)和；2.磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理束縛電流傳導(dǎo)電流有磁介質(zhì)的總磁場定義：磁場強度12可以象研究電介質(zhì)與電場的相互影響一樣，通過引入定義：磁場強度物理意義：磁場強度沿閉合路徑的線積分，等于環(huán)路所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。

的環(huán)流僅與傳導(dǎo)電流I有關(guān),與介質(zhì)無關(guān)。(當I相同時，盡管介質(zhì)不同，

在同一點上也不相同，然而環(huán)流卻相同。因此可以用它求場量，就象求那樣。

①.是一輔助物理量，描述磁場的基本物理量仍然是。是為消除磁化電流的影響而引入的，3.明確幾點：和的名字張冠李戴了。磁介質(zhì)中的環(huán)路定理13定義：磁場強度物理意義：磁場強度沿閉合路徑的線積分，等于②.

既與磁感應(yīng)強度

有關(guān)，又與磁化強度

有關(guān)，所以又是混合物理量。③.磁場強度的單位與磁化強度相同，安培/米，A/m④.若，不一定環(huán)路內(nèi)無電流。⑤.若，因為

是環(huán)路內(nèi)、外電流共同產(chǎn)生的。不一定環(huán)路上各點的

為0，

在各向同性的均勻磁介質(zhì)（非鐵磁介質(zhì)）中，磁化強度與磁場強度具有線性關(guān)系：為磁化率。由，有：14②.既與磁感應(yīng)強度有關(guān)，又與磁化強度介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中的r倍。順磁介質(zhì)：抗磁介質(zhì):鐵磁介質(zhì):在真空中即在各向同性介質(zhì)中關(guān)系：相對磁導(dǎo)率。為磁導(dǎo)率電介質(zhì)中15介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中的r倍。順磁介質(zhì)：抗磁介質(zhì):鐵磁電介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理16電介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理16

稱為相對電容率或相對介電常量。

之間的關(guān)系：

之間的關(guān)系稱為相對磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率介電常數(shù)17稱為相對電容率之間的關(guān)系：4.由求H；由求B；由求M；由求js；或由求Is；由求Is；1.場對稱性分析；2.選取環(huán)路；3.求環(huán)路內(nèi)傳導(dǎo)電流的代數(shù)和

Ic；4.應(yīng)用介質(zhì)中安培環(huán)路定理解題方法184.由求H；由求B；由求M；由求js；或由求Is；例1：長直螺線管半徑為R，通有電流I，線圈密度為n,管內(nèi)插有半徑為r,相對磁導(dǎo)率為r

磁介質(zhì)，求介質(zhì)內(nèi)和管內(nèi)真空部分的磁感應(yīng)強度B。解：由螺線管的磁場分布可知，管內(nèi)的場各處均勻一致，管外的場為零；RIBHrabcd1.介質(zhì)內(nèi)部

作abcda矩形回路。在環(huán)路上應(yīng)用介質(zhì)中的環(huán)路定理：∵在bc和da段路徑上回路內(nèi)的傳導(dǎo)電流代數(shù)和為：19例1：長直螺線管半徑為R，通有電流I，線圈密度為n因為cd段處在真空中，真空中的M=0；B=0，有IBHabcd2.管內(nèi)真空中作環(huán)路abcda;在環(huán)路上應(yīng)用介質(zhì)中的安培環(huán)路定理，同理有：真空中abcd20因為cd段處在真空中，真空中的M=0；B=0例題2：如圖載流無限長磁介質(zhì)圓柱其磁導(dǎo)為r1，外面有半徑為R2的無限長同軸圓柱面，該面也通有電流I，圓柱面外為真空，在R1<r<R2區(qū)域內(nèi)，充滿相對介質(zhì)常數(shù)為r2的

磁介質(zhì)，且r2>r1。求B和H的分布?解：根據(jù)軸對稱性，以軸上一點為圓心在垂直于軸的平面內(nèi)取圓為安培回路：同理21例題2：如圖載流無限長磁介質(zhì)圓柱其磁導(dǎo)為r1，外面有半徑磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理(第九章第1~4節(jié))22磁介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理磁場中放入磁介質(zhì)磁介質(zhì)發(fā)生磁化出現(xiàn)磁化電流一、磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象磁介質(zhì)的分類凡是能與磁場發(fā)生相互作用的物質(zhì)叫磁介質(zhì)。在各向同性均勻介質(zhì)中：磁介質(zhì)內(nèi)部的總場強介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中的r倍。順磁介質(zhì)：抗磁介質(zhì):鐵磁介質(zhì):即稱為相對磁導(dǎo)率。產(chǎn)生附加磁場23磁場中放入磁介質(zhì)磁介質(zhì)發(fā)生磁化出現(xiàn)磁化電流一、磁介質(zhì)的磁化整個分子磁矩是其中各個電子的軌道磁矩和自旋磁矩以及核的自旋磁矩的矢量和（核自旋磁矩常可忽略）順磁質(zhì)：由具有固有磁矩的分子組成。分子中各電子的磁矩不完全抵消，整個分子具有一定的固有磁矩。抗磁質(zhì)：分子中各電子的磁矩完全抵消，整個分子不具有固有的磁矩。1.順磁質(zhì)的磁化機制磁介質(zhì)是由大量分子或原子組成，無外場時，順磁質(zhì)分子的磁矩排列雜亂無章，介質(zhì)內(nèi)分子磁矩的矢量和。2.磁介質(zhì)的磁化機制類似電介質(zhì)的討論，從物質(zhì)電結(jié)構(gòu)來說明磁性的起源。NS相當于一磁偶極子24整個分子磁矩是其中各個電子的軌道磁矩和自旋磁矩以及有外磁場時，這些分子固有磁矩就要受到磁場的力矩作用，等效Is⊙從導(dǎo)體橫截面看，導(dǎo)體內(nèi)部分子電流兩兩反向，相互抵消。導(dǎo)體邊緣分子電流同向,未被抵消的分子電流沿著柱面流動。分子電流可等效成磁介質(zhì)表面的磁化電流Is，Is產(chǎn)生附加磁場。分子磁矩的矢量和:力矩的方向力圖使分子磁矩的方向沿外場轉(zhuǎn)向。各分子磁矩都在一定程度上沿外磁場方向排列起來.25有外磁場時，這些分子固有磁矩就要受到磁場的力矩作加外磁場后，電子受的向心力為核力和洛侖茲力的疊加，iei產(chǎn)生反向電子附加磁矩2.抗磁質(zhì)的磁化機制

磁化電流Is可產(chǎn)生附加磁場，但無熱效應(yīng)，因為無宏觀電荷的移動，磁化電流束縛在介質(zhì)表面上，不可引出，因此，磁化電流也稱為束縛電流。對抗磁介質(zhì)來說，無外磁場時，各電子的磁矩矢量和為0，分子磁矩,分子不顯磁性。26加外磁場后，電子受的向心力為核力和洛侖茲力的疊加，綜上所述：不論電子的軌道磁矩方向如何，附加磁場總與外場反向，eii產(chǎn)生反向電子附加磁矩同理，分子電流可等效成磁介質(zhì)表面的磁化電流Is，Is產(chǎn)生附加磁場。Is等效⊕ei27綜上所述：不論電子的軌道磁矩方向如何，附加磁場總與外場反向，②.對于順磁介質(zhì)分子磁矩>電子附加磁矩，順磁效應(yīng)>抗磁效應(yīng)；③.抗磁介質(zhì)中電子附加磁矩起主要作用，顯抗磁性。①.抗磁性是一切磁介質(zhì)固有的特性，它不僅存在于抗磁介質(zhì)中，也存在于順磁介質(zhì)中；明確幾點：28②.對于順磁介質(zhì)分子磁矩>電子附加磁矩，順磁效應(yīng)>抗磁效1.定義：單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和。單位：安/米，A/m方向：與分子磁矩矢量和同向。表征物質(zhì)的宏觀磁性或介質(zhì)的磁化程度的物理量。注意：因為它與介質(zhì)特性、溫度與統(tǒng)計規(guī)律有關(guān)。是第i個分子的磁矩；宏觀無限小微觀無限大；②.真空中。①.無外磁場Bo時，介質(zhì)中。順磁質(zhì)與同向，所以與同方向抗磁質(zhì)與反向，所以與反方向其中：二、磁化強度291.定義：單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和。單位：安/米，A/m方2.磁化強度與磁化電流Is的關(guān)系定義：

沿磁介質(zhì)軸線方向上單位長度的磁化電流稱為磁化電流密度js。結(jié)論1：磁化強度大小數(shù)值上等于磁化電流密度。普遍情況下可以證明：束縛電流線密度的大小等于磁化強度的切向分量。電介質(zhì)有束縛電荷面密度的大小等于電極化強度的法向分量。

在外磁場作用下，介質(zhì)中的分子電流可等效成介質(zhì)表面的磁化電流Is，它產(chǎn)生附加磁場，但無熱效應(yīng)。微分關(guān)系302.磁化強度與磁化電流Is的關(guān)系定義：沿磁介質(zhì)軸線方向上磁化強度沿任一回路的環(huán)流，等于穿過此回路的束縛電流IS的代數(shù)和。IS與L環(huán)繞方向成右旋者為正，反之為負。物理意義與電介質(zhì)中對比的公式

結(jié)論2：磁化強度沿閉合路徑的線積分，等于環(huán)路內(nèi)磁化電流的代數(shù)和。束縛面電流磁化強度電極化強度束縛電荷積分關(guān)系31磁化強度沿任一回路的環(huán)流，等于穿過此回路的束縛電流三、磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)放在磁場中，磁介質(zhì)受到磁場的作用要產(chǎn)生磁化電流，磁化電流又產(chǎn)生附加磁場。任一點的總磁強為：磁力線無頭無尾。穿過任何一個閉合曲面的磁通量為零。四、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理由于束縛電流和磁介質(zhì)磁化的程度有關(guān)，而磁化的程度又決定于總磁場，所以磁介質(zhì)和磁場的相互影響呈現(xiàn)一種比較復(fù)雜的關(guān)系。1.問題的提出32三、磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)放在磁場中，磁介質(zhì)受到磁可以象研究電介質(zhì)與電場的相互影響一樣，通過引入適當?shù)奈锢砹考右院喕?。在真空中的安培環(huán)路定理中：將其應(yīng)用在磁介質(zhì)中時，I為所有電流的代數(shù)和；2.磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理束縛電流傳導(dǎo)電流有磁介質(zhì)的總磁場定義：磁場強度33可以象研究電介質(zhì)與電場的相互影響一樣，通過引入定義：磁場強度物理意義：磁場強度沿閉合路徑的線積分，等于環(huán)路所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。

的環(huán)流僅與傳導(dǎo)電流I有關(guān),與介質(zhì)無關(guān)。(當I相同時，盡管介質(zhì)不同，

在同一點上也不相同，然而環(huán)流卻相同。因此可以用它求場量，就象求那樣。

①.是一輔助物理量，描述磁場的基本物理量仍然是。是為消除磁化電流的影響而引入的，3.明確幾點：和的名字張冠李戴了。磁介質(zhì)中的環(huán)路定理34定義：磁場強度物理意義：磁場強度沿閉合路徑的線積分，等于②.

既與磁感應(yīng)強度

有關(guān)，又與磁化強度

有關(guān)，所以又是混合物理量。③.磁場強度的單位與磁化強度相同，安培/米，A/m④.若，不一定環(huán)路內(nèi)無電流。⑤.若，因為

是環(huán)路內(nèi)、外電流共同產(chǎn)生的。不一定環(huán)路上各點的

為0，

在各向同性的均勻磁介質(zhì)（非鐵磁介質(zhì)）中，磁化強度與磁場強度具有線性關(guān)系：為磁化率。由，有：35②.既與磁感應(yīng)強度有關(guān)，又與磁化強度介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中的r倍。順磁介質(zhì)：抗磁介質(zhì):鐵磁介質(zhì):在真空中即在各向同性介質(zhì)中關(guān)系：相對磁導(dǎo)率。為磁導(dǎo)率電介質(zhì)中36介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中的r倍。順磁介質(zhì)：抗磁介質(zhì):鐵磁電介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理37電介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理16

稱為相對電容率或相對介電常量。

之間的關(guān)系：

之間的關(guān)系稱為相對磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率介電常數(shù)38