§43磁介质(二)-磁荷观点精编版课件.ppt

1、4-3 磁介质（二）磁介质（二）磁荷观点磁荷观点“磁荷磁荷”模型的要点：模型的要点：n磁荷有正、负，同号相斥，异号相吸n磁荷遵循磁的库仑定律（类似于电库仑定律）n定义磁场强度H H为单位点磁荷所受的磁场力为单位点磁荷所受的磁场力n把磁介质分子看作磁偶极子n认为磁化是大量分子磁偶极子规则取向使正、负磁荷聚集两端的过程，磁体间的作用源于其中的磁荷。3.1 3.1 磁介质的磁化磁介质的磁化 磁极化强度矢量磁极化强度矢量J J 铁芯的磁化：铁芯的磁化：将一个没有磁化的铁芯插在线圈中，当线圈里通入直流电时，铁芯将显出磁性，在其两端出现了N、S极。用磁荷观点解释磁化的微观机制用磁荷观点解释磁化的微观机制

2、未磁化时0分子mp0分子mp当线圈中通入电流后，它产生一个磁场 ，叫做磁化场磁化场 0H磁化场将对每个磁偶极分子产生一个力矩，使它们的磁偶极矩转向磁场的方向 Ho在磁化场的力矩作用下，各磁偶极分子在一定程度上沿着磁场的方向排列起来 在整个磁棒的两个端面上分别出现N(+)、S(-)极或者说+、-磁荷 HoHo磁极化强度矢量磁极化强度矢量J J定义：定义：单位体积内分子磁偶极矩的矢量和。VpJm分子未磁化时0分子mp0J有磁化场时0分子mpJ是一个沿0H方向的矢量 分子磁偶极矩分子磁偶极矩p分子分子定向排列的程度愈高，它们的矢量定向排列的程度愈高，它们的矢量和的数值愈大，从而磁极化强度矢量和的数值

3、愈大，从而磁极化强度矢量J的数值就愈大的数值就愈大 3.2 3.2 磁荷分布与磁极化强度矢量磁荷分布与磁极化强度矢量J J的关系的关系 与电介质中的电极化强度矢量P比较，磁极化强度矢量J的通量为)()(SSmqSdJ内nmmJnJJdSdqcos说明说明S是任意闭合面)(内Smq 包含在S内磁荷的代数和m 为磁介质表面上磁荷的面密度 n 是磁介质表面的外法向单位矢量 Jn 是之间的夹角 与举例举例：均匀磁化介质球上的磁荷的分布 cosJm3.3 3.3 退磁场与退磁因子退磁场与退磁因子退磁场退磁场 HHH0附加磁场H的方向和大小各处不同0H当时，JH取决于退磁场越大，介质越不容易退磁场越大，介

4、质越不容易 磁化，退磁场总是不利于介质磁化，退磁场总是不利于介质 磁化的。磁化的。退磁场的方向与磁化场的方退磁场的方向与磁化场的方 向相反向相反退磁因子退磁因子 b 较大dla.dlc l/d较小d l/d0将右侧几根磁棒磁化到同样大小磁化到同样大小的的 ，从而端面上有同样的磁荷面密度 。Jm介质棒内中点附近的退磁场 =?H细而长的磁棒，端面积小，总磁荷 小，磁荷离中点远，在中点附近的退磁场 较弱 SqmmHmnJ nJ短而粗的磁棒，端面积大，总磁荷 大，磁荷离中点近，在中点附近的退磁场 较强 SqmmH退磁场mHJmJH 当J给定时，与棒的几何因素有关H故0/JNHDND是一个纯数，其大小由

5、棒的几何因素l/d决 定，ND叫做介质的退磁因子叫做介质的退磁因子 l/d愈大，ND是愈小，l/d愈小，ND是愈大，ND 随l/d的增大而减小 退磁因子的定量计算退磁因子的定量计算 棒端面上的磁荷面密度 Jm 根据磁的库仑定律和叠加原理可算得它们在中心产生的退磁场，其结果为(自己去推，依据书上方法自己去推，依据书上方法)212021201111dldlJdldlHm0JNHD21211dldlND又故对于无限长磁棒dll/,0DN0H 对于很薄的磁介质片0/dl1DN0JH 书书4.19 4.60 4.61掉平方掉平方2不同不同l/d值时退磁因子的数值（值时退磁因子的数值（N ND D 介于介

6、于0 0和和1 1之间）之间）l/dNDl/dND0.00.20.40.60.81.01.52.01.0000000.7504840.5881540.4758260.3944400.3333330.2329810.1735643.05.010.020.050.0100.01000.00.1087090.0558210.0202860.0067490.0014430.0004300.0000070.000000表中数值是表中数值是通过对旋转椭球体计算而来的 l和d相当于椭球体的纵向 和横向主轴的长度理论上证明，只有椭球形的磁介质理论上证明，只有椭球形的磁介质才能在均匀 外磁场中均匀均匀磁化，而有

7、限长的圆柱形磁介质 在均匀外磁场中的磁化也是不均匀不均匀的。用椭球体代替圆柱体计算退磁因子，是因为严格 说来，只有在均匀磁化的情形下退磁因子才有意 义。3.4 3.4 安培环路定理安培环路定理 高斯定理高斯定理按磁荷观点，总磁场 HHH0H0是电流产生的，应由毕奥-萨伐尔公式决定)(2121211041Lrrl dIHH0满足的安培环路定理和高斯定理分别为)()(00LLIl dH内)(00SSdH传导电流满足的安培环路定理和高斯定理分别为 HH是磁荷产生的，服从库仑定律)(0Ll dH)()(01SSmqSdH内H满足的安培环路定理和高斯定理分别为)(0)()(0)(00内内LLLLIIl

8、dHHl dH)(0)(内LLIl dH)(0)()(0)(0110内内SmSSmSqqSdHHSdH3.5 3.5 磁感应强度矢量磁感应强度矢量B由)()(SSmqSdJ内)(0)(1内SmSqSdH0)()(0SSdJH引入一个辅助物理量 BJHB0定义 磁感应强度矢量磁感应强度矢量l在真空中 0JHB00)()(0SSdJH0)(SSdB3.6 磁化率和磁导率磁化率和磁导率电介质中极化强度P与电场强度E的关系EPe0 磁介质中引入磁极化强度J与磁场强度H的关系 HJm0磁化率JHB00rH Hm011mr磁导率磁导率 例例11（P249）自己看）自己看mMH 磁磁化化强强度度00mJMH 磁极化强度对比：0ePE 类似