清华大学：《大学物理》第三册课程PPT教学课件（电磁学）第9章 磁场中的磁介质

Tsinghua University 电磁学(第三册) 第9章磁场中的磁介质 2005年春季学期陈信义编

1 2005年春季学期 陈信义编 第9章 磁场中的磁介质 电磁学（第三册）

目录 §9.1磁介质对磁场的影响 §9.2分子的磁矩 §9.3磁介质的磁化 §9.4H的环路定理 §9.5铁磁介质 §9.6简单磁路 【演示实验】巴克豪森效应、磁滞回线、居里点

2 §9.1 磁介质对磁场的影响 §9.2 分子的磁矩 §9.3 磁介质的磁化 §9.4 H的环路定理 §9.5 铁磁介质 §9.6 简单磁路 目 录 【演示实验】巴克豪森效应、磁滞回线、居里点

§91磁介质对磁场的影响 B 螺线管内为真空螺线管内填充介质 B=Ar Bo 相对磁导率 顺磁质抗磁质铁磁质

3 §9.1 磁介质对磁场的影响 0 B B r ＝ r  —相对磁导率 顺磁质 抗磁质 铁磁质

顶磁质(例如铝 ,=1+1.65×10-5>1 工程上取≈1 抗磁质(例如铜) =1-1.0×10-51且与B有关 纯铁硅钢坡莫合金 5×1037×10 1×105 介质的磁性

4 抗磁质（例如铜） 1 1.0 10 1 5 = −   − r  顺磁质（例如铝） 1 1.65 10 1 5 = +   − r  铁磁质（铁、钴、镍及其合金，铁氧体） 1 r  且与B0有关 坡莫合金 3 510 2 710 纯铁 硅钢 5 r 110  工程上取  r 1 介质的磁性

§92分子的磁矩 1、电子的轨道磁矩 pl 轨道碱矩 PI=-re2zr E me 航道角动量广 L e ee \PI=2me LL:轨道角动量 2、电子自旋磁矩相对论效应 D=-2×SS:自旋角动量

5 §9.2 分子的磁矩 r v p r e l   2 2 =   1、电子的轨道磁矩 L m e p e l   2 = − 2、电子自旋磁矩 S m e p e s   2 = −2 相对论效应 L m e m r v m e e e e 2 2 = =  z L -e, r pl 轨道磁矩 轨道角动量 me v S:自旋角动量 L:轨道角动量

3、磁矩的量子化 角动量是量子化的,其取值只能是普朗克 常数h=105×1034J·s的整数或半奇数倍。 磁矩(轨道、自旋磁矩)和角动量成正比, 因此,磁矩也是量子化的。 电子磁矩的取值,等于玻尔磁子 927×10-24J/T 2me 的整数倍

6 3、磁矩的量子化 角动量是量子化的，其取值只能是普朗克 常数  = 1.0510−34 J s 的整数或半奇数倍。 磁矩(轨道、自旋磁矩)和角动量成正比， 因此， 磁矩也是量子化的。 9.27 10 24 J/T 2 − = =  e B m e m  电子磁矩的取值，等于玻尔磁子 的整数倍

4、原子核的磁矩等于核磁子的整数倍 核磁子2mn玻尔磁子2m 原子核的磁矩可以忽略 5、分子的固有磁矩 所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 经典电磁学:用圆电流 等效固有磁矩 “分子电流棋型” E

7 5、分子的固有磁矩 所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 －“分子电流模型” 经典电磁学：用圆电流 等效固有磁矩 S  I p IS   = 4、原子核的磁矩等于核磁子的整数倍 原子核的磁矩可以忽略。  mp e 2  me e 2  核磁子 玻尔磁子

§93磁介质的磁化 、磁化的机制 1、顺磁介质 分子具有固有磁矩 固有磁矩趋向外磁场方向 6△B 表面出现束缚(磁化)电流→加强磁场

8 1、顺磁介质 §9.3 磁介质的磁化 分子具有固有磁矩 固有磁矩趋向外磁场方向 表面出现束缚(磁化)电流 → 加强磁场 j   B   B0  一、磁化的机制

2、抗磁介质 分子固有磁矩(电子轨道、自旋磁矩的矢量 和)为零。但是,电子磁矩在外磁场力矩作 用下进动产生和外磁场反向的感生磁矩。 △B 0 出现反向的表面束缚电流→减弱磁场

9 2、抗磁介质 但是，电子磁矩在外磁场力矩作 用下进动产生和外磁场反向的感生磁矩。 分子固有磁矩(电子轨道、自旋磁矩的矢量 和）为零。 出现反向的表面束缚电流→减弱磁场 j   B0  B  − 

感生磁矩的解释磁矩进动 B B C -e M=p×B M=9×L 感生磁矩Δ和外磁场反向,减弱磁场

10 L M B -e  p p M B  p L -e p M p B    =  M L    =  p  感生磁矩 和外磁场反向，减弱磁场。 感生磁矩的解释—磁矩进动