大學(xué)物理介質(zhì)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)

大學(xué)物理介質(zhì)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)第一頁(yè)，共26頁(yè)。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(duì)介電常數(shù)介質(zhì)中電場(chǎng)減弱電介質(zhì):絕緣體(放在電場(chǎng)中的)電介質(zhì)電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論介質(zhì)中電場(chǎng)減弱介質(zhì)充滿電場(chǎng)或介質(zhì)表面為等勢(shì)面充有電介質(zhì)的電容器的電容幾種電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)干燥空氣1.0006蒸餾水81云母6第二頁(yè)，共26頁(yè)。9.1.2.電介質(zhì)分子的電結(jié)構(gòu)無(wú)極分子有極分子+

-無(wú)外場(chǎng)時(shí)(無(wú)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(duì)外不顯電性（熱運(yùn)動(dòng)）第三頁(yè)，共26頁(yè)。有外場(chǎng)時(shí)(分子)

位移極化(分子)

取向極化束縛電荷′束縛電荷′

無(wú)極分子電介質(zhì)

有極分子電介質(zhì)外電場(chǎng)E0↑極化′↑介質(zhì)內(nèi)電場(chǎng)E↑擊穿。討論第四頁(yè)，共26頁(yè)。9.2電介質(zhì)內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度以充滿相對(duì)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(chǎng)強(qiáng)度

其中由實(shí)驗(yàn)第五頁(yè)，共26頁(yè)。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(guò)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(wú)關(guān)。第六頁(yè)，共26頁(yè)。(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(fù)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(lèi)的常數(shù)討論第七頁(yè)，共26頁(yè)。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(chǎng)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(yè)，共26頁(yè)。(2)R1R2R0+Q0r第九頁(yè)，共26頁(yè)。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(chǎng)強(qiáng)(2)極板間電勢(shì)差解做一個(gè)圓柱形高斯面同理，做一個(gè)圓柱形高斯面第十頁(yè)，共26頁(yè)。(1)各電介質(zhì)層中的場(chǎng)強(qiáng)不同(2)相當(dāng)于電容器的串聯(lián)討論第十一頁(yè)，共26頁(yè)。1.

磁介質(zhì)——放入磁場(chǎng)中能夠顯示磁性的物質(zhì)電介質(zhì)放入外場(chǎng)9.4磁介質(zhì)的分類(lèi)相對(duì)介電常數(shù)磁介質(zhì)放入外場(chǎng)相對(duì)磁導(dǎo)率反映磁介質(zhì)對(duì)原場(chǎng)的影響程度

第十二頁(yè)，共26頁(yè)。相對(duì)磁導(dǎo)率順磁質(zhì)抗磁質(zhì)減弱原場(chǎng)增強(qiáng)原場(chǎng)弱磁性物質(zhì)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)2.

磁介質(zhì)的分類(lèi)(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(yè)，共26頁(yè)。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(jí)分子固有磁矩——所有電子磁矩的總和抗磁質(zhì)對(duì)外不顯磁性順磁質(zhì)由于熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)外也不顯磁性無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)9.5順磁性和抗磁性的微觀解釋第十四頁(yè)，共26頁(yè)。有外磁場(chǎng)作用時(shí)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。但由于分子熱運(yùn)動(dòng)的影響，各分子固有磁矩的取向不可能完全整齊，不過(guò)外磁場(chǎng)越強(qiáng)，排列越整齊。正是由于這種取向排列使得原磁場(chǎng)得到加強(qiáng)，但這種加強(qiáng)很小。第十五頁(yè)，共26頁(yè)。抗磁質(zhì)它的分子沒(méi)有固有磁矩，為什么也能受磁場(chǎng)的影響？抗磁質(zhì)在外磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生附加磁矩。以電子的軌道運(yùn)動(dòng)為例：(如電子沿相反的方向做軌道運(yùn)動(dòng)，同樣的分析方法)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。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)第十六頁(yè)，共26頁(yè)。9.6磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁場(chǎng)強(qiáng)度H9.6.1磁介質(zhì)的磁化束縛電流以無(wú)限長(zhǎng)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(diǎn)，分子環(huán)流未被抵消，形成沿表面流動(dòng)的面電流——束縛電流(磁化電流)結(jié)論：介質(zhì)中磁場(chǎng)由傳導(dǎo)和束縛電流共同產(chǎn)生。第十七頁(yè)，共26頁(yè)。9.6.2.磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理磁場(chǎng)強(qiáng)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(shí)由上兩式因而令--磁場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)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(yè)，共26頁(yè)。1.電極化強(qiáng)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(shuō)明極化愈強(qiáng)烈。每個(gè)分子的電偶極矩定義實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于大多數(shù)常見(jiàn)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(yè)，共26頁(yè)。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(yè)，共26頁(yè)。2.磁化強(qiáng)度定義實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)以螺繞環(huán)為例可得每個(gè)分子的磁矩第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。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(shí)驗(yàn)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(yè)，共26頁(yè)。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(shí),鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)化為順磁質(zhì),此臨界溫度稱為居里點(diǎn)。第二十三頁(yè)，共26頁(yè)。9.8.2磁疇磁疇中分子磁矩自發(fā)地磁化達(dá)到飽和狀態(tài)無(wú)磁化方向與有——整個(gè)鐵磁