大學(xué)物理 第十二章 磁介質(zhì)中的恒定磁場

第七次作業(yè)

答案11-9方向垂直紙面向里。11-15取各自向外的法向為正方向以截面的軸為圓心作半徑為r的圓為積分回路11-19

第十二章磁介質(zhì)中的恒定磁場12-1磁介質(zhì)及其磁化一、磁介質(zhì)及其分類電介質(zhì)——電場——極化——產(chǎn)生附加電場磁介質(zhì)——磁場——磁化——產(chǎn)生附加磁場介質(zhì)磁化后的附加磁感強度真空中的磁感強度磁介質(zhì)中的總磁感強度

實驗表明：不同的物質(zhì)對磁場的影響差異很大，將磁介質(zhì)放入外磁場B0中，其磁感強度B與B0的關(guān)系為：——介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率磁介質(zhì)的分類順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)（鐵、鈷、鎳等）（鋁、鉻、錳、氧等）（銅、鉛、鉍、氫等）減弱原場增強原場弱磁性物質(zhì)順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的相對磁導(dǎo)率都非常接近于1。通常不是常數(shù)具有顯著的增強原磁場的性質(zhì)——強磁性物質(zhì)超導(dǎo)材料——完全抗磁性二、分子磁矩分子附加磁矩

原子中的電子由于繞核運動和自旋而形成電子磁矩，一個分子內(nèi)所有電子磁矩的矢量和，稱為分子磁矩。磁介質(zhì)電子磁矩不完全抵消，整個分子有固有磁矩電子磁矩互相抵消，分子固有磁矩為零組成順磁質(zhì)的分子具有一定的磁矩分子磁矩

組成抗磁質(zhì)的分子，無外磁場時，分子電流為0，沒有分子磁矩。

在外磁場中,每個運動電子都要產(chǎn)生與外磁場方向相反的附加磁矩

同向時

反向時有外磁場時分子中每個電子的軌道運動將受到影響，產(chǎn)生附加磁矩?zé)o外磁場有外磁場順磁質(zhì)內(nèi)磁場三、順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化順磁質(zhì)的磁化無外磁場時抗磁質(zhì)分子磁矩為零抗磁質(zhì)內(nèi)磁場抗磁質(zhì)的磁化分子附加磁矩為有外磁場時每個運動電子都要產(chǎn)生與外磁場方向相反的附加磁矩與外磁場方向相反分子附加磁矩可忽略注意

在順磁質(zhì)中，分子磁矩矢量和遠遠大于分子附加磁矩矢量和。

在抗磁質(zhì)中，分子附加磁矩是抗磁質(zhì)的磁化的唯一原因。12-2磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理一、磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中磁場二、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理安培環(huán)路定律磁化面電流Is螺線管內(nèi)總的磁感應(yīng)強度為：—絕對磁導(dǎo)率設(shè)js為圓柱面上單位長度的磁化面電流磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律：說明1、在國際單位制中，磁場強度的單位為A/m。2、引入磁場強度后，安培環(huán)路定律的右邊只包含傳導(dǎo)電流，便于計算。3、磁場強度僅僅是一個輔助量，真正有意義的是磁感應(yīng)強度。

例題同軸電纜由兩同心導(dǎo)體組成，內(nèi)層是半徑為R1的導(dǎo)體圓柱，外層是半徑分別為R2、R3的導(dǎo)體圓筒。兩導(dǎo)體內(nèi)電流等量而反向，均勻分布在橫截面上，導(dǎo)體的相對磁導(dǎo)率為

r1，兩導(dǎo)體間充滿相對磁導(dǎo)率為

r2的不導(dǎo)電的均勻磁介質(zhì)。試求在各區(qū)域中的B分布。

解：由安培環(huán)路定理，取半徑為r的環(huán)路，則：12-3鐵磁質(zhì)一、鐵磁質(zhì)的特點(2)在鐵磁質(zhì)的磁場中，它的磁感應(yīng)強度B并不隨著磁場強度H按比例變化，即兩者具有非線性關(guān)系。(1)

(3)

B的變化總落后于H的變化，這種現(xiàn)象叫磁滯。(4)各種鐵磁質(zhì)都有一臨界溫度，稱居里點，在這溫度以上的鐵磁質(zhì)失去鐵磁性變?yōu)轫槾刨|(zhì)。

鐵:T=1040K鎳:T=631K二、鐵磁質(zhì)的起始磁化特性磁滯回線

利用實驗的方法，可以測繪出鐵磁質(zhì)的B與H之間的關(guān)系曲線——磁化曲線。(1)當磁場強度H從零逐漸增加時，磁感應(yīng)強度B亦從零增加，其變化經(jīng)歷幾個階段：OA段——增加較慢AF段——增加較快Fa段——增加極為緩慢，之后幾乎不再增加，磁化達到了飽和。

(2)當鐵磁質(zhì)到達飽和后，慢慢減小H值，B并不沿最初磁化曲線逐慚減小，即鐵磁質(zhì)的磁化過程并不是可逆的。Bs

——飽和磁感應(yīng)強度磁滯回線從此曲線看，B的變化總落后于H的變化，這種現(xiàn)象叫磁滯。磁滯損耗：鐵磁質(zhì)反復(fù)磁化會使磁介質(zhì)本身發(fā)熱，造成能量損耗。磁滯損耗的大小與磁滯回線面積成正比三、鐵磁性材料按磁滯回線分類軟磁材料

磁滯損耗小，容易磁化，容易退磁，適用于交變磁場。如制造電機，變壓器等的鐵芯。硬磁材料

磁滯損耗較大，不易磁化，不易退磁，適合于制造永磁體。矩磁材料

適合于制作記錄磁帶及計算機的記憶元件。BHOBHOBHO四、鐵磁質(zhì)的磁化機理磁疇

在鐵磁質(zhì)中存在著許多體積很小的區(qū)