第15章磁介质的磁化 主要内容 磁介质的磁化和磁化强度矢量 磁场强度矢量和有介质时的安培环路定理 铁磁质
第15章 磁介质的磁化 主要内容 磁介质的磁化和磁化强度矢量 磁场强度矢量和有介质时的安培环路定理 铁磁质
151磁介质的磁化和磁化强度矢量 111什么是磁导率? 在物体与磁场的相互作用中,物体统称为磁介质 磁介质在磁场的作用下产生附加磁场称为磁化 物体的磁化反过来会影响磁场这种影响可通过实验测出来 取一个管内为真空或空气的长直螺线管,通以电流,测出 此时管内的磁感应强度B的大小 然后保持电流不变将一均匀磁介 质插入螺线管内,再测出此时管内 磁介质中的磁感应强度B的大小 实验表明:前后两次测得的磁感应强度不相同,其关系为 B=Bn(61)1称为磁介质的相对磁导率 Fy1称为磁介质的绝对磁导率简称磁导率 1和反映了磁介质的磁学性质它随 磁介质的种类和状态的不同而不同
111 什么是磁导率? 15.1 磁介质的磁化和磁化强度矢量 磁介质在磁场的作用下产生附加磁场 称为磁化 1.1.1 什么是磁导率? 在物体与磁场的相互作用中,物体统称为磁介质. 磁介质在磁场的作用下产生附加磁场,称为磁化. 物体的磁化反过来会影响磁场,这种影响可通过实验测出来. 取 个管内为真空或空气的长直螺线管 一个管内为真空或空气的长直螺线管,通以电流I,测出 此时管内的磁感应强度B0的大小. 然后保持电流I不变,将一均匀磁介 B0 然后保持电流I不变,将 均匀磁介 质插入螺线管内,再测出此时管内 磁介质中的磁感应强度B的大小. B=μ B0. (16.1) 实验表明:前后两次测得的磁感应强度不相同,其关系为 B μ μr称为磁介质的相对磁导率. rB0. (16.1) μr称为磁介质的相对磁导率 μ=μ0μr称为磁介质的绝对磁导率,简称磁导率. μ和μr反映了磁介质的磁学性质 反映了磁介质的磁学性质,它随 磁介质的种类和状态的不同而不同
112磁介质有哪些种类? 根据对外磁场响应的特点以及和的具体情 况,可将磁介质分为顺磁质抗磁质和铁磁质 (1)顺磁质的μ略大于1y略大于μ,B稍大于B 稀土金属等属于顺磁质 (2抗磁质的μ略小于1略小于{B稍小于B 非金属等属于抗磁质. (3铁磁质的相对磁导率>1y在102-10之 间甚至更大4>4,且不是常量B>B 例如铁,镍,钴,以及它们的合金
根据对外磁场响应的特点以及μ 和 μ 的具体情 1.1.2 磁介质有哪些种类 ? 根据对外磁场响应的特点以及μ 和 μ r的具体情 况,可将磁介质分为顺磁质,抗磁质和铁磁质. (1)顺磁质的 μ r略大于 1,μ略大于μ 0, B稍大于 B 0. 稀土金属等属于顺磁质. (2)抗磁质的 μ r略小于 1,μ略小于μ 0, B稍小于 B 0. 非金属等属于抗磁质. (3)铁磁质的相对磁导率μ r>>1,μ r 在10 2~10 6 之 间甚至更大,μ>>μ 0,且μ不是常量,B>>B 0. 例如铁,镍,钴,以及它们的合金
表151几种磁介质的相对磁导率 种类 磁介质 相对磁导率 铋(293K) 1-166×105 抗磁质 汞(293K 1-29×105 、〈1 铜(293~ 1-10×105 氢汽体)1398×105 氧(液体90K)1+7699×10 顺磁质氧气体29313449×105 铝293K) 1+165×105 铂(293K) 1+26×105 铁磁质 纯铁 5×103(最大值) l>1 硅钢 7×103(最大值) 坡莫合金1×10{最大值)
表15.1 几种磁介质的相对磁导率 种类 磁介质 相对磁导率 铋(293K) 1 16 6 ×10 - 5 抗磁质 铋(293K) 1 -16.6 ×10 5 汞(293K) 1-2.9 ×10-5 铜(293K) 1 1 0 ×10 - 5 μ r<1 铜(293K) 1 - 1.0 ×10 5 氢 (气体) 1-3.98 ×10-5 氧 (液体 90K) 1+769 9 ×10 - 5 顺磁质 氧 (液体,90K) 1+769.9 ×10 5 氧 (气体,293K) 1+344.9 ×10-5 铝(293K) 1+1 65 ×10 - 5 μ r>1 铝(293K) 1+1.65 ×10 5 铂(293K) 1+26 ×10-5 铁磁质 纯铁 5 ×10 3 铁磁质 (最大值 ) μ r>>1 纯铁 5 ×10 3 (最大值 ) 硅钢 7 ×10 2 (最大值 ) 坡莫合金 1 ×10 5 坡莫合金 1 ×10 (最大值 ) 5 (最大值 )
121电子的轨道磁矩与轨道角动量有什么关系? 物质由分子和原子构成,原子中的电子有绕原子核的轨道运动 和自身的自旋运动两种运动都相当于一个环形电流都具有磁矩 前者称为电子轨道磁矩1后者称为电子自旋磁矩 设电子以半径和速率绕核做匀速圆周运动 轨道包围的面积为S=m2 电子运动周期为7=2m, 对基态氢原子: r=529×10-1m, 环电流为=e/=ev2,|1=21×10ms, 轨道磁矩为=S=em2. 9.28×1024A·m2 由于轨道角动量为L=m, 所以轨道磁矩与角动量的关系为=eL2m 由于电子带负电, 写成矢量式就是p122m2.(152a)
物质由分子和原子构成 原子中的电子有绕原子核的轨道运动 1.2.1电子的轨道磁矩与轨道角动量有什么关系? ,原子中的电子有绕原子核的轨道运动 和自身的自旋运动,两种运动都相当于一个环形电流,都具有磁矩. 前者称为电子轨道磁矩μ 后者称为电子自旋磁矩μ 轨道包围的面积为S=πr2 前者称为电子轨道磁矩μl,后者称为电子自旋磁矩μs. 设电子以半径r和速率v绕核做匀速圆周运动, 轨道包围的面积为S=πr2, 对基态氢原子: 电子运动周期为 T=2πr/v, vL I m e r=5.29×10-11m, 环电流为 I=e/T=ev/2πr, 轨道磁矩为 μl=IS=evr/2. r μl e , v=2.19×106m/s, μl=9.28×10-24A·m2. 由于轨道角动量为 L=rmv, 所以轨道磁矩与角动量的关系为μl=eL/2m, μl 由于电子带负电, 写成矢量式就是 2 . l e m μ = − L μl (15.2a)