11.大学物理电子教案磁场与介质的相互作用

第十一章磁场与介质的相互作用（interactionofmagneticfieldwithmagneticmedium）§11—1磁介质的磁化（magnetizationofmagneticmedium）一、磁化（magnetization）1、现象（phenomenon）介质置于磁场0B后，其磁感应强度B与真空中的磁感应强度0B不同，会产生附加磁场/B2、介质中的磁场（magneticfieldofmagneticmedium）/0BBB比率0BBr为相对磁导率3、种类（kind）（1）顺磁质1r（接近1），铝、镁、氧（2）抗磁质1r（接近1），氢、钠、铜（3）铁磁质r1，铁、钴、镍二、顺磁质的磁化（magnetizationofparamagneticmaterial）2mp1mp0B（无）0B1mP2mp三、抗磁质的磁化（magnetizationofdiamagneticmaterial）1、各电子磁矩相互抵消，无分子磁矩，无0B，无磁性2、加0B时各电子闭合回路感应出感应电（无阻尼）流产生与0B。相反电子磁矩：电子绕核旋转产生电子磁矩，电子磁矩矢量和——分子磁矩无0B时各分子磁矩乱，相消不显磁，加0B后，各分子磁矩均须按0B取向才稳定，宏观上产生附加磁场（楞次定律）磁场，出现抗磁性—感应磁化四、磁化电流（currentifmagnetization）1、形成（produce）①、无0B，各分子电流排列混乱，磁效应相互抵消②、加0B后，各分子电流有序排列如图，中间部分相互抵消，剩下边缘部分叠加形成沿介质表面的来缚电流SISI2、表示（show）设介质棒长，磁化电流密度（单位长度磁化电流）sj，则磁化电流SSjI附加磁场（因sI而生）[参见式（9.15）]sssNjINniB000/(N=1)故0/Bjs§11—2磁介质中的安培环路定理（Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium）一、环路定理（circuitaltheorem）1、推导（calculate）为简便计，我们假设前面讨论真空中情况时，磁场为真空中的磁场0B，电流就是传导电流0I，于是将真空中的环路定理cIMdB00与相对磁导率0BBr结合，得ccrIdHIdB0式中，BBHr称为磁场强度2、物理意义（explaininphysics）磁场强度对环路的积分等于环路所包围传导电流的代数和二、磁场强度（magneticfieldstrength）1、定义（definition）rBH02、性质（property）（1）辅助量，与B的关系为BH（2）仅为传导电流的函数三、应用（application）求具有某种对称性的磁场1、方法（way）先用定理求H，再用公式求B，2、例（example）有两个半径分别为1R，2R的长直同轴圆筒状导体，其间充以两层相对磁导率分别为1r，2r的均匀磁介质，分界面的半径为R（如图）高级电流由外筒进，内筒出，求介质中B的大小（1）求H解这是一个轴对称场，在轴线上取半径作圆环据环路定理有RII1R2R1r2rrIHBrr2001在介质2中rIHBrr2002dH=IrH2rIH2（2）求B在介质1中§11—3铁磁质（ferromagnetic）一、磁化（magnetization）1、磁化曲线（curveofmagnetization）sBrB)(IHCHCHBBfb（3）有剩磁饱和磁场SB，乘磁rB及矫枉力cH2、铁磁特性（propertyofferromagneticmaterial）（1）r很大。且不为常数（2）有磁滞回路（3）有居里点（温度高于居里点，铁磁性消失，成顺磁性）二、磁化机理(reasonofmagnetization)2、解释（explain）（1）无外场0H各磁畴磁矩混乱排列，抵消，无磁性（2）加外场0H初，0H磁壁位移，扩壁，破壁，介质磁性（0—1）次0H致使各磁矩沿外场0H取向，磁性大增，B（1—2）如图（1）有磁滞回路：磁化)()()(21平陡缓慢o磁退dcb再磁化fed1、磁畴(magneticdomain)铁磁质内“自发磁化”小区，它们具有各自的磁场。后，再增外场0H，但各磁矩对B的贡献已基本献出，无余力可挖，场饱和出现sB（2—a）取向乱排00H0H破壁0H扩壁0H磁化为一宏观不可逆过程（见第十六章）破壁后难以复原，而有“后果”产生磁滞回线三、应用（application）电机变压器计算机均有广泛应用作业（homework）11—1，11—9