11.1學習提要
一、目標要未
1.理解三種磁介質磁微觀了解磁化強度的意義。
2.理解磁場強度矢量的定義及定理的意義並能.利用它們求解有磁介質存在時具有一定對稱性的磁場的問題。
3.了解鐵磁質的特性及相對磁導率、磁滯效應、磁滯回線、磁場等的意義。
二、重點難點
1.貢要內容
有磁介質存在時的安培環路定理及其某些磁場分布具有一定對稱性的載流體,應用該定理計算的分布。
2.難點”
磁場強度P的引入,磁介質的磁化規律及磁化機製問題。
三、學習提示
本章內容與前一章有著密切聯係。上一章研究真空中的磁場,本章主要研究磁介質中的磁場,從而更具有普遍意義。
高中物理隻講了真空中的磁場,沒有講到磁介質。因此,本章內容是中學物理的拓寬。
通過對磁現象的研究,應當了解磁現象產生的根源是電流或:運動電荷,這是磁現象的電本質。永磁鐵的磁性可用物質的分子電流假說進行解釋。
與前麵所討論的電介質一樣,本章所指的磁介質限於無限大、均勻、各向同性的磁介質。
學習本章時應注意與靜電場中電介質的對應關係,把描述電介質的物理量與描述磁介質的物理量進行類比,有助於理解和記憶。
11.2概念釋疑
【分子電流】原子中的電子繞原子核不停地旋轉,同時電.子還繞自身的軸自旋。電子的這兩種運動都產生磁效應。把分子或原子看成一個整體,分子中各電子對外界所產生的磁效應的總和,可用一個等效圓電流表示,稱為分子電流。
【雄偶極子】圓電流在較遠處所形成磁場的分布情況與電偶極子的電場分布極為相似,這個圓電流可以看作一個離子,它是最簡單的磁係統。磁偶極子的概念最初源於磁荷觀點。
【雄矩】用以表征磁偶極子性能的物理量。,則圓電流的磁矩為其中C為圓麵積的正線方向,與電流流向滿足右手螺旋關係二圓形電流的在外磁場作用下受到力矩作用,使磁矩轉向外磁場的方向,這叫做磁矩的取向作用。
【分子磁矩】按照經典理論,分子或原子中的任何一個電.子都在繞核運動,同時又做自旋運動。繞原子核軌道旋轉運動的電子相當於一個電流環,因而具有一定的磁矩,稱為軌道磁矩。與電子自旋運動相聯係的還有一個自旋磁矩。計算可知,電子的軌道磁矩和自旋磁矩的數值在同一數量級。在一個分子中有許多電子和若幹個核,整個分子的磁矩是所有電子軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和。
在無外磁場時,抗磁質分子中各電子的磁矩互相抵消,分子磁矩為零;順磁質分子中各電子的磁矩不完全抵消,因而具有一定的值,這個值叫做分子的固有磁矩。
【附加磁矩】分子中各個電子因運動而產生的磁效應的總和,也可用一個等效的分子電流的磁來表示,因進動而產生的等效電流的磁矩稱為附加磁矩,用表示。附加磁矩的方向總是和外磁場的方向相反。
一個分子的附加磁矩比固有磁矩小5個數量級,所以雖然順磁質的分子在外磁場中也要產生附加磁矩,但和它的固有磁矩相比,附加磁矩可以忽略不計。
【束縛電流】亦稱磁化電流,由於磁介質磁化而在介質表麵形成的宏觀電流。它是由磁介質表麵未被抵消的分子電流產生的,它不同於金屬中自由電荷定向移動形成的傳導電流。
【雄介質的雄化】在外磁場作用下,順磁質分子的固有磁矩定向排列、抗磁質分子產生附加磁矩,因而在介質表麵出現束縛電流的現象叫磁介質的磁化。由於順磁質和抗磁質表麵的束縛電流方向不同,因而產生的附加磁場的方向亦不相同,這就是兩種磁介質對外磁場影響不同的原因。
【磁化率】磁介質內某一點的磁化強度立與磁場強度之比值磁化率與磁介質的性質有關。除鐵磁質外,對於各向同性的均勻磁介質而言。
【磁化強度矢量】描述磁介質的磁化狀態(磁化方向和磁化程度)的物理量。定義為單位體積內分子磁矩的矢量和。
【磁場強度矢量】為了比較方便地處理有磁介質時的磁場問題,引入輔助矢量,稱為磁場強度矢量。其定義為:磁介質內的總磁場應該是傳導電流和束縛電流共同產生控。為了便於在磁介質中應用安培環路定理,輔助矢量這樣一來,磁介質中的安培環路定理就歸結為與傳導電流之間的關係。
【有磁介質時的安培環路定理】磁場強度的環流隻與傳導電流有關,而與分子電流無關。應當指出的是,描述磁場性質的磁感強度是與磁有關的物理量,而描述磁場性的另一個物理量磁場強度豆則與磁介質無關。