《大学物理》课程PPT教学课件：第四部分 电磁学 第十二讲 有磁介质时的磁场概述

第五章有磁介质存在时的磁场 概述 电子绕轨有磁矩 磁矩受到磁力矩 磁介质 B. M x B 电子自旋有磁矩 0 十(有分子原子 结构的实物 核子运动有磁矩 磁矩无序变有序 有序→ 介质内磁场重分布:B=B+B 产生附加场B 导出介质中安培环路定理和高斯定理 磁介质磁化 的微观解释

磁矩受到磁力矩 B0 M pm    =  第五章 有磁介质存在时的磁场 磁介质 (有分子原子 结构的实物) 概述 电子绕轨有磁矩 电子自旋有磁矩 核子运动有磁矩 B0  磁矩无序变有序 有序→ 产生附加场 B  介质内磁场重分布: B = +  B  B0  磁介质磁化 的微观解释 导出介质中安培环路定理和高斯定理

§51磁介质( magnetic medium) 磁介质内分子的磁矩L=F×m, 介质广原子 电产轨道磁年]L=mwr=m2·2mfr 2 分子 自旋磁矩 2m2、fm 核:核磁矩十=IS=ef/m2 =-(e/2m2L 波尔磁子 介质分子的磁矩 n=∑(1++) l=9.27×10-24Am2 S 等效为分子电流 (molecular current) 原子核磁矩数值约为电子磁矩的 磁矩 千分之一,在研究介质磁性时, 可以不予考虑

§5.1 磁介质(magnetic medium) 一.磁介质内分子的磁矩 介质 分子 原子 … 核: 核磁矩 电子:轨道磁矩 自旋磁矩 介质分子的磁矩 ( ) m L S I p        =  + + 等效为分子电流 . (molecular current) . 磁矩 . m p  S m e e s    = − 24 2 2 2 9 27 10 2 2 2 . Am ( e / m )L IS ef r m f r L m vr m rf r L r m v B e e e e e : − =  = − = = = = =   =        波尔磁子      原子核磁矩数值约为电子磁矩的 千分之一，在研究介质磁性时， 可以不予考虑

磁介质的磁化( magnetization) ()顺磁质一Dn=∑(1+3+B)≠0 分子固有磁矩 无外磁场时 有外磁场时 热运动Q 分子/O 冷0)不M=xB 完 全pn转向B 磁矩 乱取向一对外无磁性 B=B+B>B 产生r,B'∥B 钼锰氧等顺磁质内磁场加强顺磁质被磁铁所吸引磁化电流及其磁场

二.磁介质的磁化(magnetization) (一)顺磁质 = ( + + )  0 m L S I p        分子固有磁矩 无外磁场时 分子 热运动 磁矩 乱取向 对外无磁性 pm B0   转向 M pm B    不 =  完 全 顺磁质内磁场加强,顺磁质被磁铁所吸引 有外磁场时 B0  I B B   0 B B0 B B0 产生  ,  //     = +   铝,锰,氧等 磁化电流及其磁场

(二)抗磁质一Dn=∑(A++B)=0; 2,s,1≠0 B-B xB=il 「L进/B A∥=L图 单电子L的进动 n=∑(42+△+△ 分子感应磁矩 B 4n∥-B B=B+B<-产生r,B∥-Bn 抗磁质内磁场减弱抗磁质被磁铁所排斥 铜,银氢等

(二)抗磁质 = ( + + ) = 0; , ,  0 m L S I L S I p              B  L   L  L进   L   L B L       = 0 L // B   进 L L    //− 进 单电子 L 的进动  B0  0 pm // B    −  = ( +  +  ) pm  L  S  I     I B B   0 产生  ,  //− B B0 B B0     = +   抗磁质内磁场减弱,抗磁质被磁铁所排斥 分子感应磁矩 铜,银,氢等

(三)磁化强度矢量( magnetization intensity vector) 每个分子的磁矩P+△n↑ 磁介质被磁化的程度↑ 对所有分子,磁矩排列的有序度↑ 1定义:M=Iim∑(Dn+今n)/△V △→0 单位:Am,M=L线l 宏观小微观大 2磁化强度M与磁化电流的关系 的体积元△ B 设由于磁化而与套连的分子电流为d,则 dI=i·n(a·a)=M.d 与闭合回路L所套连的磁化电流为 I=5Md=(V×M)·d5 :以L为边界所张的任意曲血且成右手系 磁介质内部磁化体电流的面密度为j=V×M 对各向同性 磁介质表面磁化面电流的线密度为线=M×n 均匀线性磁 介质:=0

(三)磁化强度矢量(magnetization intensity vector) 每个分子的磁矩 pm pm ↑   +  对所有分子,磁矩排列的有序度 ↑ 磁介质被磁化的程度↑ B0  lim( ( )/ ) 0 M pm pm V V =  +    →    1.定义: 单位: A/ m,[M] = [ j 线 ] 2.磁化强度 M 与磁化电流的关系  dI i n a dl M dl      =  (  ) =   =     =  L S I M dl M ds     ( ) 与闭合回路L所套连的磁化电流为 磁介质内部磁化体电流的面密度为 j M    =  j M n    线  =  宏观小微观大 的体积元 V B0  设由于磁化而与 dl 套连的分子电流为 ,则  dI 磁介质表面磁化面电流的线密度为 S :以L为边界所张的任意曲面且成右手系 对各向同性 均匀线性磁 介质: j = 0.  a  i dl  M  L