1、1第十一章 磁场中的磁介质综述：真空中磁场_有物质的磁场_磁介质相互作用物质处于磁场_运动电荷受磁力_磁化现象_影响原磁场教学要求：* 理解磁介质磁化的微观机制和磁化电流的产生。* 理解磁场强度 H 及 H 环路定理,并能求解对称性磁场。* 了解铁磁质特性 ( -H 曲线、磁滞r效应、磁滞回线等)教学内容（学时：2 学时）：11-1 磁介质对磁场的影响11-2 铁磁质2教学重点：应用 H安培环路定理计算有磁介质存在时具有一定对称性的 H及 B的分布。教学难点：H的安培环路定理，磁滞效应和磁滞回线的意义。作业(P135)：11-01） 、11-03） 、11-04） 、11-05） 、-11-1
2、 磁介质对磁场的影响一、磁介质对磁场的影响3* 实验观测：长直螺线管通电流 I1）先真空(或空气 )，测磁感应强度 ；0B2）管内均匀充满某种磁介质，测磁感应强度 B, 有: 0BBr（11-1）(式中： 相对磁导率)r3) 实验证明上式普遍成立.* 磁介质分为：1） 顺磁质（ ） ； 弱磁性物1r质2）抗磁质（ ） ； 弱磁性物质1r43）铁磁质（ ） 强磁性物质1r（下面按照分子电流观点说明磁介质磁化的微观机理） 二、磁介质的磁化1 分子磁矩和分子电流* 分子磁矩 m：分子中每个电子同时参与两种运动，电子绕核轨道运动和自旋运动，都形成微小环形电流，具有一定磁矩，分别称为轨道磁矩和自旋磁矩。
3、一个分子中全部电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和叫分子磁矩。* 分子电流：分子磁矩可以用一个等效的圆电流的磁矩表示，这个圆电流叫分子电流。2 顺磁质和抗磁质的磁化规律*从微观看：顺磁质：分子磁矩不为零。即分子中5各电子磁矩不完全抵消。抗磁质：分子磁矩为零。即分子中全部电子磁矩完全抵消。 B0 B0 (a) (b) * 没有外磁场时：分子热运动使分子磁矩取向杂乱无章，相互抵消，不显磁性。* 外磁场存在时：顺磁质：分子磁矩受外磁力矩作用，分子磁矩沿外磁场方向排列( a)；抗磁质：在外磁场作用下，产生方向相反的分子感应磁矩( b)。6以一个双原子分子为例说明感应磁矩的产生情况：* 从宏观看：在磁介质表
4、面出现磁化电流(a) (b) (c)（均充某磁介质_表层电流_磁化电流(束缚) j_激发磁场）7* 顺磁质的磁化电流：方向与外磁场方向成右手螺旋关系，激发磁场与外磁场方向相同，磁场加强。* 抗磁质的磁化电流：方向与外磁场方向成左手螺旋关系，激发磁场与外磁场方向相反，磁场减弱。 三、有磁介质存在的安培环路定理以长直螺线管为例，其内均匀充满磁介质，导线中传导电流为 I0管内总磁应强度为 B； 其中传导电流激发磁场 B0； 磁化电流激发磁场 B, 有：BB0（11-2）由安培环路定理，有：8)(00 IIdLlB式中: _传导电流， _0I I磁化电流（一长直螺线管均充磁介质 ，传导电流 ，r0I磁
5、感应强度 (真空)）0B对任意回路 L，用安培环路定理 得： 000 IdlB( 是穿过 L 的传导电流)0I又：rB09代入，得：（11-3） 00 IdLrlB(磁介质存在时磁感应强度与传导电流关系)注意： 磁化电流没有出现，但磁介质的影响通过 反映出来, r可证明该式是有磁介质磁场的普遍规律。* 磁场强度矢量 H（定义辅助矢量）：/0BBr（11-4）（式中： -磁导率）r0单位（SI 制）：安/米（A/m）* 有磁介质存在的安培环路定理： 0IdlH（11-5）10 H 的环路定理 表明：磁场中沿任一闭合路径， H环流等于穿过该闭合路径传导电流代数和，即 H环流与磁化电流无关。（某些特
6、殊对称性，可由传导电流分布求出 H分布，再求出 B分布）* H 线：形象表示磁场中 H 矢量的分布。由式(11-4)知：磁感应线数目是通过同一截面 H 线的 倍。-例 11.1 如图，半径 R1 的无限长圆柱体导线外有一层同轴圆筒状磁介质，圆筒外半径 R2，介质均匀，其相对磁导率为 ，电流 I 在导线中r均匀流过。试求： (1) 导线内的磁场分布；11(2) 磁介质中磁场分布；(3) 磁介质外面的磁场分布。a b c I R1 R2 解： B 和 H 分布均具轴对称性。设a、b、c 为任意点，到圆柱体轴线垂直距离 r，以 r 半径作圆周。(1) 对过 a 点的圆周应用 H 的安培环路定理，得：12212212RrIRrI rHdlHd lH( 是环路包围电21RrI流)于是得：212RIrH再由 ，得导线内的磁感应HB强度为：2102RIrB( 0 1 且非常量) 。r2、磁介质的磁化在外磁场中顺磁质分子的固有磁矩沿外磁场方向取向，抗磁质分子感应磁矩会使磁介质表面出现磁化电流，磁化电流产生附加磁场改变原磁场的分布。233、 H 的安培环路定理 0IdLlH磁场强度矢量：BBHr04、铁磁质随 H 变；r有剩磁和磁滞现象。-
