介質(zhì)中的電場和磁場

介質(zhì)中的電場和磁場第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.1電介質(zhì)的極化束縛電荷9.1.1.電介質(zhì)電容器的電容r—電介質(zhì)的相對介電常數(shù)介質(zhì)中電場減弱電介質(zhì):絕緣體(放在電場中的)電介質(zhì)電場實驗結(jié)論介質(zhì)中電場減弱介質(zhì)充滿電場或介質(zhì)表面為等勢面充有電介質(zhì)的電容器的電容幾種電介質(zhì)的相對介電常數(shù)干燥空氣1.0006蒸餾水81云母6第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.1.2.電介質(zhì)分子的電結(jié)構(gòu)無極分子有極分子+

-無外場時(無極分子電介質(zhì))(有極分子電介質(zhì))9.1.3.電介質(zhì)的極化束縛電荷整體對外不顯電性（熱運動）第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日有外場時(分子)

位移極化(分子)

取向極化束縛電荷′束縛電荷′

無極分子電介質(zhì)

有極分子電介質(zhì)外電場E0↑極化′↑介質(zhì)內(nèi)電場E↑擊穿。討論第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.2電介質(zhì)內(nèi)的電場強度以充滿相對介電常數(shù)為r

的各向同性均勻電介質(zhì)的平行板電容器為例

電介質(zhì)內(nèi)部的電場強度

其中由實驗第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.3電介質(zhì)中的高斯定理電位移矢量D加入電介質(zhì)(εr)

—

介電常數(shù)令：電位移矢量

通過高斯面的電位移通量等于高斯面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，與極化電荷及高斯面外電荷無關(guān)。第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日(1)電位移線由于閉合面的電位移通量等于被包圍的自由電荷，所以D線發(fā)自正自由電荷止于負自由電荷。+++++++++---------+++++++++++++++++--------------------r(2)各向同性電介質(zhì):介電常數(shù),為決定于電介質(zhì)種類的常數(shù)討論第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日R1R2例導(dǎo)體球置于均勻各向同性介質(zhì)中,如圖示.求

(1)電場的分布

(2)緊貼導(dǎo)體球表面處的極化電荷R0+Q0解(1)r第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日(2)R1R2R0+Q0r第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日例平行板電容器，其中充有兩種均勻電介質(zhì)。求(1)各電介質(zhì)層中的場強(2)極板間電勢差解做一個圓柱形高斯面同理，做一個圓柱形高斯面第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日(1)各電介質(zhì)層中的場強不同(2)相當于電容器的串聯(lián)討論第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.

磁介質(zhì)——放入磁場中能夠顯示磁性的物質(zhì)電介質(zhì)放入外場9.4磁介質(zhì)的分類相對介電常數(shù)磁介質(zhì)放入外場相對磁導(dǎo)率反映磁介質(zhì)對原場的影響程度

第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日相對磁導(dǎo)率順磁質(zhì)抗磁質(zhì)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,即鐵磁質(zhì)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)2.

磁介質(zhì)的分類(如：鉻、鈾、錳、氮等)(如：鉍、硫、氯、氫等)(如：鐵、鈷、鎳及其合金等)第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日原子中電子的軌道磁矩電子的自旋磁矩電子自旋磁矩與軌道磁矩有相同的數(shù)量級分子固有磁矩——所有電子磁矩的總和抗磁質(zhì)對外不顯磁性順磁質(zhì)由于熱運動，對外也不顯磁性無外磁場作用時9.5順磁性和抗磁性的微觀解釋第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日有外磁場作用時順磁質(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方向排列。但由于分子熱運動的影響，各分子固有磁矩的取向不可能完全整齊，不過外磁場越強，排列越整齊。正是由于這種取向排列使得原磁場得到加強，但這種加強很小。第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日抗磁質(zhì)它的分子沒有固有磁矩，為什么也能受磁場的影響？抗磁質(zhì)在外磁場的作用下產(chǎn)生附加磁矩。以電子的軌道運動為例：(如電子沿相反的方向做軌道運動，同樣的分析方法)無論電子軌道運動如何，外磁場對它的力矩總使它產(chǎn)生一個與外磁場方向相反的附加磁矩。附加磁矩產(chǎn)生附加磁場,附加磁場與外場方向相反——抗磁質(zhì)第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.6磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁場強度H9.6.1磁介質(zhì)的磁化束縛電流以無限長螺線管為例順磁質(zhì)在磁介質(zhì)內(nèi)部的任一處，相鄰的分子環(huán)流的方向相反，互相抵消。在磁介質(zhì)表面處各點，分子環(huán)流未被抵消，形成沿表面流動的面電流——束縛電流(磁化電流)結(jié)論：介質(zhì)中磁場由傳導(dǎo)和束縛電流共同產(chǎn)生。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.6.2.磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理磁場強度H以充滿各向同性均勻順磁質(zhì)的螺繞環(huán)為例在螺繞環(huán)未充介質(zhì)時由上兩式因而令--磁場強度μ---磁導(dǎo)率，（磁介質(zhì)的安培環(huán)路定理）磁介質(zhì)內(nèi)磁場強度沿所選閉合路徑的環(huán)流等于閉合積分路徑所包圍的所有傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.電極化強度電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被極化的程度,排列愈有序，說明極化愈強烈。每個分子的電偶極矩定義實驗表明：對于大多數(shù)常見的各向同性的電介質(zhì)，有------電極化率*9.7D、E、P和B、H、M的關(guān)系第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日以充滿各向同性均勻電介質(zhì)的平行板電容器為例可得第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.磁化強度定義實驗表明：對順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)以螺繞環(huán)為例可得每個分子的磁矩第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.8.1鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律磁滯回線鐵磁質(zhì)中不是線性關(guān)系

剩磁矯頑力實驗證明：各種鐵磁質(zhì)的起始曲線都是“不可逆”的，磁滯現(xiàn)象9.8鐵磁質(zhì)討論第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日HC較小HC較大易磁化，易退磁剩磁較強，不易退磁變壓器、電機、電磁鐵的鐵芯可作永久磁鐵(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)軟磁材料硬磁材料(3)不同材料，矯頑力不同(2)鐵磁質(zhì)溫度高于某一溫度TC時,鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)化為順磁質(zhì),此臨界溫度稱為居里點。第二十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日9.8.2磁