磁场与物质的相互作用.ppt
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磁场与物质的相互作用.ppt
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第15章磁场与物质的相互作用,15.1物质的磁化,15.2磁化强度和磁化电流,15.3介质中磁场的基本规律,15.4铁磁物质,1物质的磁化,一、磁介质的分类及性质,实验证明:
若载流导线周围空间充满均匀各向同性介质,则介质内的磁感应强度,顺磁质,抗磁质,铁磁质,超导体,大多数顺磁质所有抗磁质,(103104),外场撤除后仍保留部分磁性,1物质的磁化,一、磁介质的分类及性质,磁介质,处于磁场中与磁场发生相互作用的物质,物质分子中的原子、电子,外磁场,物质被磁化,过程:
运动状态改变,产生磁化电流,产生附加磁场,再作用于磁化电流,达到平衡,1物质的磁化,二、原子的磁矩,电子运动周期,轨道磁矩,轨道角动量,电子自旋磁矩,为自旋角动量,1物质的磁化,三、抗磁性,抗磁性存在于一切磁介质中,起源:
电子轨道运动在外磁场作用下的微小变化,1物质的磁化,三、抗磁性,设电子质量m,运动半径r,角速度w,由角动量定理,作旋进,大小不变,由,旋进角速度,(拉摩圆频率),亦即:
电子获一附加角动量,,产生一附加磁矩,1物质的磁化,三、抗磁性,分子磁矩,抗磁质,分子磁矩,分子中每个电子的磁矩,外磁场的作用,产生与外场方向相反的附加磁场,抗磁性,1物质的磁化,四、顺磁性,顺磁质,分子磁矩,无外场时,在宏观体元内,或从能量角度,或多或少地转向外场方向,在一定程度上沿外场方向排列,热运动将破坏磁矩的规则排列,温度越高,顺磁性越弱(居里定律),顺磁性和抗磁性,分子(固有)磁矩:
顺磁质:
抗磁质:
分子附加磁矩:
感应磁化,取向磁化,15.2磁化强度和磁化电流,一、磁化强度,SI中单位:
二、磁化电流,?
定义:
总效果:
在磁介质表面形成磁化电流。
斜柱体总磁矩:
想象从磁介质表面处挖出一小的斜柱体,根据定义:
已知磁化强度求磁化电流:
在两种磁介质的界面处情况如何?
对比电介质学习,例15-1求均匀磁化介质球磁化电流及其在球心处产生磁场。
球带状圆电流在球心处产生磁场,15-3介质中磁场的基本规律,一、介质中磁场的高斯定理,二、磁场强度介质中磁场的安培环路定理,:
磁化电流产生,:
外磁场,困难所在:
对比电介质学习,考虑无限长直电流情况,(磁场强度),SI中H之单位:
A/m,取闭合回路l,剥去外围磁介质,三、各向同性的磁介质,实验公式:
:
介质的磁化率,:
介质的磁导率,:
介质的相对磁导率,利用磁高斯定理和安培环路定理可证明:
在不同介质交界面两侧的磁场满足如下边界条件:
例15-2求磁介质中的磁化强度、磁感应强度及其表面磁化电流线密度。
细长均匀磁化棒,磁化强度M,沿棒长方向。
求图中各点的H、B。
均匀磁化,只存在磁化面电流,,长直螺线管,?
由,15-4铁磁物质,一、铁磁质的磁滞回线,o,a,b,c,d,e,f,g,H,B,饱和,B-H磁滞回线,退磁,二、铁磁质的理论解释,自发饱和磁化区域,饱和磁化,二、铁磁材料的应用,矩磁:
记忆元件,北宋曾公亮在其武经总要中记载的指南鱼的制作方法。
曾公亮的原文为:
以薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼形,置炭火中烧之,候通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。
用时置水碗于无风处,平放鱼在水面令浮,其首常南向午也。
对这段记载,中国通史的作者解释说:
这里加热是使铁磁物质中的磁畴增加动能,在地磁场作用下由混乱变为规则排列,然后经过急剧冷却而固定下来。
请作出你的解释,作业:
15.215-2,15.315-8,15-10,15-11,15-13,
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