大學(xué)物理學(xué)電子教案ch10

第10章磁介質(zhì)電磁吊是工廠車(chē)間用的一種起重吊車(chē),它的優(yōu)點(diǎn)是不需專(zhuān)門(mén)“抓物”機(jī)構(gòu),操作簡(jiǎn)便,特別適用于起吊鐵屑等一類(lèi)細(xì)物.本章內(nèi)容§10.1磁介質(zhì)的分類(lèi)§10.2磁介質(zhì)磁性的微觀解釋§10.3有磁介質(zhì)時(shí)的磁高斯定理安培環(huán)路定理§10.4鐵磁質(zhì)§10.1

磁介質(zhì)的分類(lèi)主要內(nèi)容：1.什么是順磁質(zhì)？2.什么是抗磁質(zhì)？3.什么是鐵磁質(zhì)?

磁介質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（線(xiàn)圈L1通有電流I）：環(huán)中無(wú)磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)為。環(huán)中有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)為。相對(duì)磁導(dǎo)率:(反映磁介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響程度)磁化率:在磁場(chǎng)作用下能被磁化并反過(guò)來(lái)影響磁場(chǎng)的物質(zhì)。磁介質(zhì)的分類(lèi)順磁質(zhì)：抗磁質(zhì)：減弱原場(chǎng)增強(qiáng)原場(chǎng)弱磁性物質(zhì)(惰性氣體、Li+、F-、食鹽、水等)(過(guò)渡族元素、稀土元素、錒族元素等)順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率都非常接近于1,即鐵磁質(zhì)（通常不是常數(shù)）具有顯著的增強(qiáng)原磁場(chǎng)的性質(zhì)強(qiáng)磁性物質(zhì)(鐵、鈷、鎳及其合金等)§10.2

磁介質(zhì)磁性的微觀解釋主要內(nèi)容：1.原子或分子的固有磁矩2.磁介質(zhì)在外磁場(chǎng)中產(chǎn)生的附加磁矩3.束縛電流(磁化電流)10.2.1原子或分子的固有磁矩原子中電子的軌道磁矩原子中電子的自旋磁矩分子固有磁矩——所有電子磁矩的總和?？勾刨|(zhì)無(wú)外場(chǎng)作用時(shí)，對(duì)外不顯磁性。順磁質(zhì)無(wú)外場(chǎng)作用時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)外也不顯磁性。分子固有磁矩為零分子固有磁矩不為零10.2.2磁介質(zhì)在外磁場(chǎng)中產(chǎn)生的附加磁矩以電子的軌道運(yùn)動(dòng)為例：無(wú)論電子軌道運(yùn)動(dòng)如何，外磁場(chǎng)對(duì)它的力矩總使它產(chǎn)生一個(gè)與外磁場(chǎng)方向相反的附加磁矩。與方向相反抗磁質(zhì)分子的固有磁矩為零，附加磁矩產(chǎn)生附加磁場(chǎng),附加磁場(chǎng)與外場(chǎng)方向相反——

抗磁質(zhì)順磁質(zhì)分子的固有磁矩不為零，未加外磁場(chǎng)時(shí)，由于分子熱運(yùn)動(dòng)，各分子磁矩的取向是雜亂無(wú)章的，在宏觀上并不表現(xiàn)磁性;有外加磁場(chǎng)時(shí)，在磁力矩作用下，順磁質(zhì)內(nèi)部分子磁矩將要轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向有序的排列起來(lái)，這一加強(qiáng)外磁場(chǎng)的效應(yīng)和與外磁場(chǎng)反方向的附加磁場(chǎng)相比，附加磁場(chǎng)完全被掩蓋了，因此，在順磁質(zhì)內(nèi)部外磁場(chǎng)被加強(qiáng)了——順磁質(zhì)。10.2.3束縛電流(磁化電流)分子固有磁矩等效為分子電流分子電流以充滿(mǎn)各向同性均勻順磁質(zhì)的無(wú)限長(zhǎng)螺線(xiàn)管為例在磁介質(zhì)內(nèi)部的任一處，相鄰的分子電流的方向相反，互相抵消。順磁質(zhì)在磁介質(zhì)表面處各點(diǎn)，分子電流未被抵消，形成束縛電流。介質(zhì)中磁場(chǎng)由傳導(dǎo)和束縛電流共同產(chǎn)生§10.3有磁介質(zhì)時(shí)的磁高斯定理和安培環(huán)路定理主要內(nèi)容：1.有磁介質(zhì)時(shí)的磁高斯定理2.有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理3.磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量10.3.1有磁介質(zhì)時(shí)的磁高斯定理有磁介質(zhì)時(shí)的磁場(chǎng)由傳導(dǎo)電流和束縛電流共同產(chǎn)生磁介質(zhì)存在時(shí)，磁感應(yīng)線(xiàn)仍是一系列無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線(xiàn)無(wú)論是否有磁介質(zhì)存在,磁高斯定理都是普遍成立的。10.3.2有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理以充滿(mǎn)各向同性均勻順磁質(zhì)的長(zhǎng)直螺線(xiàn)管為例。螺線(xiàn)管內(nèi)為真空時(shí)螺線(xiàn)管內(nèi)充滿(mǎn)各向同性均勻順磁質(zhì)時(shí)相對(duì)磁導(dǎo)率因而令——磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率令——磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿所選閉合路徑的線(xiàn)積分等于閉合路徑所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和——

的安培環(huán)路定理一無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)，其外部包圍一層磁介質(zhì)，相對(duì)磁導(dǎo)率。(1)磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)介質(zhì)內(nèi)表面上的束縛電流。例求解(1)根據(jù)磁介質(zhì)的安培環(huán)路定理(2)計(jì)算介質(zhì)內(nèi)表面上的束縛電流§10.4鐵磁質(zhì)主要內(nèi)容：1.鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律3.鐵磁質(zhì)的種類(lèi)4.磁疇2.磁滯回線(xiàn)鐵磁質(zhì)的主要特征：(1)高磁導(dǎo)率；(2)非線(xiàn)性；(3)具有磁滯現(xiàn)象。10.4.1鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律磁滯回線(xiàn)1.鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律

剩磁矯頑力2.磁滯回線(xiàn)鐵磁質(zhì)的磁化過(guò)程是不可逆的——

磁滯現(xiàn)象。

討論(4)鐵磁質(zhì)的磁化狀態(tài)與鐵磁質(zhì)此前的磁化歷史有關(guān)。(3)鐵磁質(zhì)中不是線(xiàn)性關(guān)系。(2)在磁化過(guò)程中有能量損失——磁滯損耗

。10.4.2鐵磁質(zhì)的種類(lèi)HC

較小HC

較大易磁化，易退磁剩磁較強(qiáng)，不易退磁變壓器、電機(jī)、電磁鐵的鐵芯永久磁鐵軟磁材料,硬磁材料,

說(shuō)明鐵磁質(zhì)溫度高于某一溫度TC

時(shí),鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)化為順磁質(zhì),此臨界溫度稱(chēng)為居里溫度或居里點(diǎn)。10.4.3磁疇在鐵磁質(zhì)中，相鄰電子之間存在著一種很強(qiáng)的“交換耦合”作用，使得在沒(méi)有外磁場(chǎng)的情況下，它們的自旋磁矩能在一個(gè)個(gè)微小區(qū)域內(nèi)“自發(fā)地”整齊排列起來(lái)——磁疇無(wú)磁化方向與有——整個(gè)鐵磁質(zhì)的總磁矩為零同向的磁疇擴(kuò)大磁化方向轉(zhuǎn)向的方向使磁場(chǎng)大大增強(qiáng)外場(chǎng)撤去，被磁化的鐵磁質(zhì)受體內(nèi)雜質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力的阻礙，不能恢復(fù)磁化前的狀態(tài)。磁疇的磁化方向本章小結(jié)1.磁介質(zhì)的分類(lèi)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)2.磁介質(zhì)的磁化順磁質(zhì)：分子的固有磁矩受力矩的作用,使分子的固有磁矩趨于外磁場(chǎng)方向排列。這種取向排列使得原磁場(chǎng)得到加強(qiáng)。抗磁質(zhì)：它的分子沒(méi)有固有磁矩，附加磁矩產(chǎn)生附加磁場(chǎng),附加磁場(chǎng)與外場(chǎng)方向相反,使得原磁場(chǎng)得到減弱。束縛電流：磁介質(zhì)被磁化后,在磁介質(zhì)表面出現(xiàn)磁化電流。3.有磁介質(zhì)時(shí)的磁高斯定理和安培環(huán)路定理(1)有磁介質(zhì)時(shí)的磁高斯定理無(wú)論是