2022-2023学年高二物理竞赛课件：磁场中的磁介质 (magnetic medium)

磁场中的磁介质 (magnetic medium) 一、磁介质对磁场的影响 磁场中的磁介质 (magnetic medium) 电介质对电场的影响： 电极化 => 束缚电荷 => 削弱电场 磁介质对磁场的影响： 磁化 => 束缚电流 => 增强或削弱磁场 分别对应，顺磁和抗磁 实验证明： B = m r B0 μr ： 介质的相对磁导率 总磁场和外磁场成正比 二、磁介质的分类 磁介质对磁场的影响 总磁场 = 外磁场 + 束缚电荷产生的内磁场 B = m r B0 几种磁介质的相对磁导率 分子磁矩可等效为圆电流 三、磁介质的磁化 分子中电子绕核运动，产生分子电流，即轨道磁矩， 外加自旋磁矩和原子核的磁矩，共同贡献分子磁矩m m= 0, 抗磁质，（类比无极分子） m ≠ 0, 顺磁质，（类比有极分子） 分子固有磁矩 分子固有磁矩 几种原子的磁矩 原子 磁矩 (A· m2) H 9.27×10-24 He 0 Li 9.27×10-24 O 13.9×10 -24 Ne 0 Na 9.27×10 -24 Fe 20.4×10 -24 磁场对磁介质的两个作用： 转动：磁场对m产生力矩的作用，使m转到磁场方向 适用于顺磁质（固有磁矩不为零） 洛伦兹力 进动：角动量（轨道运动）在磁场力矩作用下进动， 产生反向附加磁矩。 顺磁抗磁均适用 总磁矩为零，轨道磁矩永不为零 抗磁源于轨道运动 角动量 磁矩 磁化电流、束缚电流 以顺磁物质为例 分子内的圆电流一段段接合成表面束缚电流。 区别于传导电流，或自由电流（自由电荷宏观移动形成的电流） 均匀磁介质或均匀磁化的磁介质中，体磁化电流密度为零。 2) 与 的关系 磁化强度 1) 定义：单位体积内分子磁矩的矢量和叫做磁化强度 空间矢量场，单位：A/m 若介质中各点 相同，则称之为均匀磁化。 mi：第 i 个分子的磁矩 ΔV 实验证明： 各向同性的均匀抗磁质或顺磁质中 三、磁化强度与束缚电流 ：磁化率 磁化电流 n：单位体积内的分子数 中心在柱内的分子数：nsdl cos dI ’= I m n s dl cos  m = I m s M = I m s n Im s θ 电流和环路满足右手螺旋 重心在柱体内的分子电流都将绕过柱轴 $