[理學(xué)]第11章恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì)-文庫(kù)吧資料
2024-12-14 00:59本頁(yè)面
【正文】 這順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁性都很弱， ? ?m ? 1， ? r ? 1。 定義：磁場(chǎng)強(qiáng)度 0jH?? ??? 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 31 電介質(zhì)中的高斯定理 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 ??? ???SSqqSdE )39。+dL LiLiLi III內(nèi)內(nèi)內(nèi)???lB ???? ??)()(39。+(d 0 ???? ???? SBBSB ?????則 這就是 有磁介質(zhì)時(shí)的高斯定理 ，可以表述為： 對(duì)于總磁場(chǎng)B來說，磁場(chǎng)中任一閉合曲面的總磁通量恒等于零。 總磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，則 BBB ??? ??? 0磁化電流與傳導(dǎo)電流都遵從 畢奧 ?薩伐爾定律 ，則有 0B d S 0,???? ?? ?? 0d39。 eMA??? ?? 在一般情況，磁化強(qiáng)度與磁介質(zhì)表面不一定平行，設(shè)與表面外法線方向夾角為 ? ，則 ?s in 39。=d內(nèi)ab c dab c dIabAabMlM??該結(jié)果是普遍成立的 ， 即 磁化強(qiáng)度 M沿任意閉合環(huán)路 L的線積分 ，等于穿過以積分環(huán)路 L為周界的任意曲面的 磁化電流 的代數(shù)和 ， 即 ?? ??)()(39。 eMA??? ??一般情況： 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 28 選取矩形 abcda為積分環(huán)路，其中 bc和 da垂直于軸線， ab和 cd平行于軸線， cd在磁介質(zhì)外，于是有 ?? ????)()(39。39。 整體看來 ， 磁化了的介質(zhì)宛如一個(gè)由 磁化電流構(gòu)成的螺線管 。 對(duì)順磁質(zhì) VmM m??? ??對(duì)抗磁質(zhì) VmM e???? ??均勻磁化： 常矢量?M? 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 27 (magization current) 在外磁場(chǎng)中，在磁介質(zhì)的每一體積元 ?V中， 順磁質(zhì)的分子磁矩的矢量和 ，沿著外磁場(chǎng)方向 抗磁質(zhì)的附加磁矩的矢量和 ，逆著外磁場(chǎng)方向 可用 等效的分子電流 來代替上述矢量和。與 B0同方向 ?抗磁質(zhì) M與 B0反向，所以 B39。 1) 定義： 單位體積內(nèi)分子總磁矩的矢量和，稱為 磁化強(qiáng)度 。B?? 39。 加外磁場(chǎng)： 分子中電子運(yùn)動(dòng)將受到影響 ——引起與外磁場(chǎng)的方向相反的附加的 軌道磁矩： ——出現(xiàn)與外磁場(chǎng)方向相反的 附加磁場(chǎng) B’ ； ——總 磁感應(yīng)強(qiáng)度 比外磁場(chǎng)的要略小一點(diǎn)。 根據(jù) 2)附加磁矩 ，0e BmM B ??? ?? 電子的進(jìn)動(dòng) 相當(dāng)于一個(gè)圓電流 ， 將產(chǎn)生一個(gè) 附加的磁矩 ?me. 無論電子的運(yùn)動(dòng)方向如何 ， ?me的方向都與外磁場(chǎng) B0相反 ， 即產(chǎn)生了抗磁性 。 ?由于電子帶負(fù)電 ， 電子的角動(dòng)量 L與其磁矩 me方向相反 。 2. 磁介質(zhì)的磁化 1)分子電流和分子磁矩 I?mm?mm?即每個(gè)分子中的各電子的運(yùn)動(dòng)對(duì)外總的磁效應(yīng)可等效一個(gè)小 環(huán)形電流 (形成 分子固有磁矩 )。 分子內(nèi) 所有電子 的全部磁矩的矢量和，稱為 分子的固有磁矩 ——分子磁矩 ，用 表示 。B0B?39。 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)又稱為 弱磁質(zhì) 。與 B0同向， B39。與 B0反向， BB0， 如金、銀、銅、鋅、鉛、鉍、水銀、硫、氯、氫及惰性氣體等 超導(dǎo)體 ——理想的抗磁體。與 B0的方向： 順磁質(zhì) B39。 的方向，隨磁介質(zhì)的不同而不同。 真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B0， 磁介質(zhì)磁化而產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)為 B39。 有磁介質(zhì)時(shí)的高斯定理 和安培環(huán)路定理 運(yùn)動(dòng)電荷 磁 鐵 電 流 電 流 運(yùn)動(dòng)電荷 磁 鐵 磁 場(chǎng) 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 20 一、磁介質(zhì)及其磁化 1. 磁介質(zhì) 1) 什么是磁介質(zhì) 在磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生變化，并能反過來影響磁場(chǎng)的物質(zhì)，稱為 磁介質(zhì) 。 解：同軸電纜的電流分布具有 軸對(duì)稱性， 在電纜各區(qū)域中磁力線是以電纜軸線為對(duì)稱軸的同心圓。 取過場(chǎng)點(diǎn) P的磁感應(yīng)線為積分環(huán)路 L， 它是半徑為 r 的圓 ， 則 NIrBldBL 02 ?? ???? ??2102 RrRrNIB ??? ，??n 為單位長(zhǎng)度上的匝數(shù) ,則 210 RrRrB ??? 或， 結(jié)果與載流無限長(zhǎng)直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同 . RNn ?2/?同理可得 【 例 3】 求 載流螺繞環(huán) 內(nèi)的磁場(chǎng)。 0??????? cdBabBlB cdabL ?? dBBB cdab ?? 選 矩形回路 L(abc’ d’ )的c’ d’ 邊在管外，則 z?BB z??a b c’ d’ I 【 例 2】 求 載流無限長(zhǎng)直螺線管 內(nèi)任一點(diǎn)的磁場(chǎng) . 0dL B l B ab n ab I?? ? ? ? ? ??c d nIB 0?? 無限長(zhǎng)直螺線管內(nèi)任一點(diǎn)的磁場(chǎng)都等于軸線上的磁場(chǎng) ，管內(nèi)是一個(gè) 均勻磁場(chǎng) 。 當(dāng) r R時(shí)， ,IIi ??當(dāng) r ≤ R時(shí)， ??? 222 / RrIrjI i ?rRIB 202 ???r R 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 15 解： 由于螺線管很長(zhǎng) ， 管內(nèi)中間部分的磁場(chǎng)是均勻的 ， 方向與軸線平行；管的外側(cè) ， 磁場(chǎng)很弱 ，可忽略不計(jì) 。 4. 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 14 【 例 1】 求均勻 載流無限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體 內(nèi)外的磁場(chǎng)分布 (圓柱導(dǎo)體半徑為 R， 通過電流為 I)。 ?物理意義：磁場(chǎng)是 非保守場(chǎng) ， 不能引入勢(shì)能 。 ?安培環(huán)路定律對(duì)于 任一形狀 的閉合回路均成立 。 IldBL0??????即磁感應(yīng)強(qiáng)度 B沿閉合環(huán)路 L的線積分與電流 I成正比，而與環(huán)路的半徑 r無關(guān)。在無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線周圍， ??LdlrI??2 0 IrrI00 22 ???? ＝?磁感應(yīng)線是在垂直于導(dǎo)線的平面內(nèi)的同心圓。 恒定磁場(chǎng)和磁介質(zhì) 9 在穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)中 ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B沿任何閉合回路 L的線積分 ，等于穿過這回路的所有電流強(qiáng)度代數(shù)和的 μ0倍 ， 即 ?? ??iiL IldB 0???1I2IL iI1?nIknI ?1. 內(nèi)容 ???? ????)(0)()(SSSjSB????d=d ?jB ?? 0????或 電流正負(fù)的規(guī)定 ––– 按 右手螺旋法則 。 安培在 電磁學(xué) 方面的貢獻(xiàn)卓著 ， 發(fā)現(xiàn)了一系列的重要定律 、 定理 ， 推動(dòng)了電磁學(xué)的迅速發(fā)展 。 180
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1