电介质和磁介质46页PPT
合集下载
最新第九章-磁介质电磁学PPT课件
(A)796 (B)398 (C)199 (D)63.3
B n I 1 1 0 0 0 2 5 1 0 4 T m / A
r
0
398
例3 同轴电缆由一导体圆柱(半径为a)和同轴导体16
园管(内外半径为b、c)构成，二者之间充满磁介
质，电流I从导体圆柱流去，从导体管流回，求磁
感应强度分布。
可用于制作激振器、超声波发生器等。
小结
静电场与稳磁场比较
29
静电场
稳恒磁场
场源 静止电荷dq 场力 静电力 基本规律 库仑定律
物理量
电E场强度F E q0
典型场源 电偶极子 pql
稳定电流 Idl 定常运动电荷 稳流导线互作用 运动电荷互作用
安培力定律
磁感应强度B FqvB
圆电流
pmI0Sn
静电场
解 电流轴向分布，磁力线为同心圆。
选磁力线为积分环路
H dlH 2 r L 1
对所有磁力线环路成立
H dlH 2 r
L 1
H dlH 2 r
L 2
H dlH 2 r L 3
L1
L1 L2 L3
闭合环路包围的传导电流
17
a I2r2Ia r2
(对 L3)
Ii
I
(对 L 2)
I
I(c2 b 2)
r 1m ,0r .
B 0 rH H
3.若 相得有真传 等介空B 导 ，0质 中故 电时M 在 流0 的H 介 保高0 质持或斯 中，不定H有由变律B ，H B 0o则真H B 00空 中M B 和0 0 介质rB 中0 的H 12
B B 0 B 磁 力 线是闭
B d S ( B 0 B ) d S 0
B n I 1 1 0 0 0 2 5 1 0 4 T m / A
r
0
398
例3 同轴电缆由一导体圆柱(半径为a)和同轴导体16
园管(内外半径为b、c)构成，二者之间充满磁介
质，电流I从导体圆柱流去，从导体管流回，求磁
感应强度分布。
可用于制作激振器、超声波发生器等。
小结
静电场与稳磁场比较
29
静电场
稳恒磁场
场源 静止电荷dq 场力 静电力 基本规律 库仑定律
物理量
电E场强度F E q0
典型场源 电偶极子 pql
稳定电流 Idl 定常运动电荷 稳流导线互作用 运动电荷互作用
安培力定律
磁感应强度B FqvB
圆电流
pmI0Sn
静电场
解 电流轴向分布，磁力线为同心圆。
选磁力线为积分环路
H dlH 2 r L 1
对所有磁力线环路成立
H dlH 2 r
L 1
H dlH 2 r
L 2
H dlH 2 r L 3
L1
L1 L2 L3
闭合环路包围的传导电流
17
a I2r2Ia r2
(对 L3)
Ii
I
(对 L 2)
I
I(c2 b 2)
r 1m ,0r .
B 0 rH H
3.若 相得有真传 等介空B 导 ，0质 中故 电时M 在 流0 的H 介 保高0 质持或斯 中，不定H有由变律B ，H B 0o则真H B 00空 中M B 和0 0 介质rB 中0 的H 12
B B 0 B 磁 力 线是闭
B d S ( B 0 B ) d S 0
电磁学磁介质课件1.ppt
此时有
s
M
dS
H
0
B0
0
即
B r B0
第六章 磁介质
• H与D一样是辅助量，无明确的物理意义。
• 均匀介质中 j m j0
第六章 磁介质
[例题1]半径为R的介质球均匀磁化，磁化强度为M，求球 心处的B和H。
[解 ] 取M沿Z轴，
n
n er 为球面上任意
点的单位法向
向量。
因为：
i
i
dI dl
eI
z 0
jzeI
•对应于电介质
P
n
第六章 磁介质
我们可以有：
i
M
n
取小回路L如图，将磁化强度与磁化电流的关系用
于该回路
n
h
M
l
jhI(ljn)Sij((l ln)h
) (n
i )
l
M l
M
n
i
M
n
(n
i)
n
i(n
n)
n(i
n)
i
i
M
B1
0
M
0
H5
H5
1 2
M
H4
H7
1 2
M
在2、3点，无限长螺线管外B=0，因此有：B2 B3 0 再
根据H的定义求得 H2 H3 0。
第六章 磁介质
[例题3]如图所示一沿轴向磁化的介质棒。试用安培 环路定理和磁场的高斯定理证明：(1)介质棒的中垂 面的上侧表面内外两点1、2的磁场强度H相等。问： 这两点的B是否相等？(2)介质棒轴线上的端面附近内 外两点3、4的B相等。这两点的H是否相等？
2
(cos1
磁介质解析PPT教学课件
分圆子电电流流
pm
二、弱磁介质的磁化机理
分 子固有磁 矩
pm
pmIn S 0
eI
------分子中所有的电子轨道磁 矩和自旋磁矩的矢量和
pm为分子中所有的电子轨道磁矩和自旋
磁矩的矢量和
分子固有磁矩 pmIn S 0
顺磁质分子电结构： 抗磁质分子电结构：
pm0 pm0
1. 顺磁质的磁性
分子电流
ISL d IL M d l
磁化电流与磁化电流密度有
ISSjdS
L M d l Sjd S
磁化强度M与磁化电流IS的关系
L M d l L 内 Is i Sjd S
注意：
式中S是以闭合曲线L为周界的任意曲面面积； 这是磁化电流与磁化强度的普遍关系式之一。
3. 磁化强度M与磁化电流线密度的关系 磁化电流线密度：介质表面单位长度上的磁化电流
pm
eI
有矩分子
无外磁场作用时，顺磁质分子的固有磁矩不为零
由于分子的热运动，
分
分子磁矩取向各不相同，
子 磁
整个介质不显磁性。
矩
有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用，使
分子磁矩转向外磁场的方向
pm
M
B0
MpmB
B0
B
分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致
顺磁质磁化结果，使介 质内部磁场增强，即
BB0 BrB0
2. 抗磁质的磁性 无矩分子
有外磁场作用
无外磁场作用时，抗磁质 分子中各电子的磁效应相 互抵消，分子的固有磁矩 为零。
抗磁质分子中的每个电子的
运动都相当于一个圆电流，
其角动量L与其相应的电子 磁矩pm相反。
M epm B 0
高二物理竞赛磁场中的磁介质PPT(课件)
§8-8 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度
一、磁化强度
反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。
磁化强度：单位体积内所有分子磁矩的矢量
和 m 加上附加磁矩的矢量和 m，称为磁化
强度，用 M表示：
M m m V
磁化强度的单位：A/ m
磁化强度：M m m V
注意：对顺磁质 对抗磁质
(3)磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映， (4)由实验，对各向同性均匀磁介质，有
磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应；
并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。
三、磁化强度与磁化电流的联系 磁化面电流密度
设无限长直螺线管中充满均匀磁介质。设圆柱体长
为 L，截面积为 S，表面的磁化电流为 I S ，单位长度
质性质有关，是无单位的纯数。
m 0,顺磁质 m 0,抗磁质
(5)由
H
B
0
M 得
B0H0M
将 M代m入H上式得：
B0H0M0H0mH
01mH
令 1m r
则有
——适用于各
B0 rHH向同性磁介质
➢对真空、 导体，磁场 ： 由 M 0 , 所 于 B 0 H ,以 m 0 ,r 1
0 电流 I 由中心导体流入，由外面圆筒流出。
顺磁质分子(类有极分子)，每个分子的分子磁矩不为零，即分子磁矩
外磁场为零，磁化强度为零。
定义磁场强B度矢量 ： H M
0
有介质存在时的安培环路定理为
LHdl I
磁场强度 H沿任一闭合回路的环流，等于闭
合回路所包围并穿过的传导电流的代数和，而在 形式上与磁介质中磁化电流无关。
2R1 抗磁质：分子磁矩为0。
电介质和磁介质的比较
物本1102班201109110118 梁秀杰一、电介质和磁介质的定义电介质定义：能够被电极化的介质。
在特定的频带内，时变电场在其内给定方向产生的传导电流密度分矢量值远小于在此方向的位移电流密度的分矢量值。
在正弦条件下，各向同性的电介质满足下列关系式：式中是电导率，是电常数，是角频率，是实相对电常数。
各向异性介质可能仅在某些方向是介电的。
电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质。
固态电介质包括晶态电介质和非晶态电介质两大类，后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等，是良好的绝缘材料。
凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质。
电介质的电阻率一般都很高，被称为绝缘体。
有些电介质的电阻率并不很高，不能称为绝缘体，但由于能发生极化过程，也归入电介质。
通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下可产生如下3种类型的变化：①原子核外的电子云分布产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化；②原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化；③具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。
磁介质定义：由于磁场和事物之间的相互作用，使实物物质处于一种特殊状态，从而改变原来磁场的分布。
这种在磁场作用下，其内部状态发生变化，并反过来影响磁场存在或分布的物质，称为磁介质引。
磁介质在磁场作用下内部状态的变化叫做磁化。
真空也是一种磁介质。
磁场强度与磁通密度间的关系决定于所在之处磁介质的性质。
这种性质来源于物质内分子、原子和电子的性状及其相互作用，有关理论属于固体物理学的重要内容。
在磁场作用下表现出磁性的物质。
物质在外磁场作用下表现出磁性的现象称为磁化。
所有物质都能磁化，故都是磁介质。
磁场中磁介质.ppt
箭头表示 磁化方向
铁磁质的特性
1. 磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线 圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和H 不是线性关系。
2. 有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。
三 铁磁质的应用 (1)软磁材料
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H
L
dl
H 2r
NI
H NI nI
r
2r
O
B H 0r H
例2 一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流 I
均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱
外为真空。
求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。
静磁场（稳恒磁场）
BH
S B dS 0
L H dl I0 B H
12-3 铁磁质 一 铁磁质的磁化规律
电流表
A
测量H
换 向 开 关
测量磁滞回线的实验装置
测量B 的探头 螺绕环 （霍尔元件）
铁环 狭缝
0 5 10 15 20
磁强计
电阻
A
1、磁化曲线
I
解： r R
LH dl H 2r I
r2 R2 I
Ir
Ir
H 2R2 B 2R2
R
I
0
H
r
r R H2r I
H I B 0I
2r
2r
I R
0
r
H
B
铁磁质的特性
1. 磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线 圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和H 不是线性关系。
2. 有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。
三 铁磁质的应用 (1)软磁材料
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H
L
dl
H 2r
NI
H NI nI
r
2r
O
B H 0r H
例2 一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流 I
均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱
外为真空。
求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。
静磁场（稳恒磁场）
BH
S B dS 0
L H dl I0 B H
12-3 铁磁质 一 铁磁质的磁化规律
电流表
A
测量H
换 向 开 关
测量磁滞回线的实验装置
测量B 的探头 螺绕环 （霍尔元件）
铁环 狭缝
0 5 10 15 20
磁强计
电阻
A
1、磁化曲线
I
解： r R
LH dl H 2r I
r2 R2 I
Ir
Ir
H 2R2 B 2R2
R
I
0
H
r
r R H2r I
H I B 0I
2r
2r
I R
0
r
H
B
清华大学大学物理经典课件——磁场中的磁介质40页PPT
清华大学大学物理经典课件——磁场中 的磁介质
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
第11章磁场中的磁介质PPT课件
分子磁矩的矢量和:
Pm 0
从介质横截面看，介质内分子电流两两反向，相互抵消。
导体边缘分子电流同向,未被 抵消的分子电流沿柱面流动
⊙ B0
B0
等效
分子电流可等效成磁
介质表面的磁化电流 Is，
Is
B
Is产生附加磁场。
B B0 B B0
磁化电流 Is 可产生附加磁场，但无热效应，因无宏观电 荷移动，磁第化13页电/共流2束6页缚在介质表面，也称为束缚电流。
Hc
矫顽力——加反向磁场Hc， 使介质内部的磁场为 0，
o
Hc
H
结论
继续增加反向磁场，介质
达到反向磁饱和状态； 铁磁质的r不是一个常数，
改变外磁场为正向磁场， 它是 H 的函数。
不断增加外场，介质又达 到正向磁饱和状态。
B的变化落后于H，从而具有 剩磁，即磁滞效应。
第17页/共26页
二、铁磁质的磁化机制
解 （1）当两个无限长的同轴圆柱体和圆柱面中有电流通过
时，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴对
称分布，因而不会改变场的这种对称分布。设圆柱体外圆柱
面内一点到轴的垂直距离是r1，以r1为半径作一圆，取此圆为 积分回路，根据安培环路定理有
r3
I
R1 R2 rr12
II
第9页/共26页
H dl H
抗磁质：分子中各电子的磁矩完全抵消，整个分子无固有磁矩
第12页/共26页
（1）顺磁质的磁化机制
磁介质是由大量分子或原子组成，无外场时，顺磁质分子的磁矩排列杂 乱无章，介质内分子磁矩的矢量和
Pm 0
有外磁场时，这些分子固有磁矩就要受到磁场的力矩
作用，力矩的方向力图使分子磁矩的方向沿外场转向。
磁介质1磁介质及其分类2有磁介质时磁场的规律PPT课件
H B0
4
18
•各向同性线性磁介质
将
M （ B r1 ） H代入
H M
0
得 B0rH
对比各向同性线
性电介质
P0r1E
D0EP
D0rE
令 0r ─ 磁导率
则有 BH
0r
DE
19
二、环路定理的应用举例
例1 证明在各向同性均匀磁介质内
无传导电流处 也无磁化电流
证： 介质中闭合回路L所套连的磁化电流为：
讨论：设想把这些磁化面电流也分成每米103 匝，相当于分到每匝有多少？
j/n7.914 0 310 5 79(A 4) >>2(A) 充满铁磁质后
BB0B B>> B0 或BB
23
§3 铁磁质 一、铁磁质的宏观性质 二、铁磁性起因 三、磁致伸缩
24
一、 铁磁质的宏观性质
1. r 1 可使原场大幅度增加 2. r与磁化历史有关 B-H 非线性
Bdl0 (I0内 I内 )
L
0 I0内 0 M dl
磁 介 质
I
I0
L
L(B 0M )dL lI0内
定义
B
H M
0
17
得：
H
B
M
磁场强度
L(B 0M 0 )dlI0内
Hdl I0内
H 的环路定理
L
•H 的单位：A/m （ SI ）；
奥斯特 Oe（SGSM），1Oe 103 A/m。
介质中的场小 于真空中的场
N
S
B
r B0
介质的相 对磁导率
(1) 顺磁质：锰、铬、 铂、氧等
介质中的场大于真空中
的场（弱磁性物质，法
4
18
•各向同性线性磁介质
将
M （ B r1 ） H代入
H M
0
得 B0rH
对比各向同性线
性电介质
P0r1E
D0EP
D0rE
令 0r ─ 磁导率
则有 BH
0r
DE
19
二、环路定理的应用举例
例1 证明在各向同性均匀磁介质内
无传导电流处 也无磁化电流
证： 介质中闭合回路L所套连的磁化电流为：
讨论：设想把这些磁化面电流也分成每米103 匝，相当于分到每匝有多少？
j/n7.914 0 310 5 79(A 4) >>2(A) 充满铁磁质后
BB0B B>> B0 或BB
23
§3 铁磁质 一、铁磁质的宏观性质 二、铁磁性起因 三、磁致伸缩
24
一、 铁磁质的宏观性质
1. r 1 可使原场大幅度增加 2. r与磁化历史有关 B-H 非线性
Bdl0 (I0内 I内 )
L
0 I0内 0 M dl
磁 介 质
I
I0
L
L(B 0M )dL lI0内
定义
B
H M
0
17
得：
H
B
M
磁场强度
L(B 0M 0 )dlI0内
Hdl I0内
H 的环路定理
L
•H 的单位：A/m （ SI ）；
奥斯特 Oe（SGSM），1Oe 103 A/m。
介质中的场小 于真空中的场
N
S
B
r B0
介质的相 对磁导率
(1) 顺磁质：锰、铬、 铂、氧等
介质中的场大于真空中
的场（弱磁性物质，法
物理 磁场中的磁介质70页PPT
物理 磁场中的磁介质
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根