电磁学磁介质课件.ppt
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大学物理《电磁学》PPT课件•电磁学基本概念与原理•静电场中的导体和电介质•恒定电流及其应用•磁场性质与描述方法•电磁感应原理及技术应用•电磁波传播特性及技术应用目录CONTENTS01电磁学基本概念与原理电场强度描述电场强弱的物理量,其大小与试探电荷所受电场力成正比,与试探电荷的电荷量成反比。
静电场由静止电荷产生的电场,其电场线不随时间变化。
电势与电势差电势是描述电场中某点电势能的物理量,电势差则是两点间电势的差值,反映了电场在这两点间的做功能力。
欧姆定律描述导体中电流、电压和电阻之间关系的定律。
恒定电流电流大小和方向均不随时间变化的电流。
静电场与恒定电流磁场磁感应强度磁性材料磁路与磁路定律磁场与磁性材料由运动电荷或电流产生的场,其对放入其中的磁体或电流有力的作用。
能够被磁场磁化并保留磁性的材料,分为永磁材料和软磁材料。
描述磁场强弱的物理量,其大小与试探电流所受磁场力成正比,与试探电流的电流强度和长度成反比。
磁路是磁性材料构成的磁通路径,磁路定律描述了磁路中磁通、磁阻和磁动势之间的关系。
描述变化的磁场产生感应电动势的定律。
法拉第电磁感应定律描述感应电流方向与原磁场变化关系的定律。
楞次定律描述磁场与变化电场之间关系的定律。
麦克斯韦-安培环路定律由变化的电场和磁场相互激发而产生的在空间中传播的电磁振荡。
电磁波电磁感应与电磁波麦克斯韦方程组及物理意义麦克斯韦方程组由四个基本方程构成的描述电磁场基本规律的方程组,包括高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦-安培环路定律。
物理意义麦克斯韦方程组揭示了电磁现象的统一性,预测了电磁波的存在,为电磁学的发展奠定了基础。
同时,该方程组在物理学、工程学等领域具有广泛的应用价值。
02静电场中的导体和电介质导体在静电场中的性质静电感应当导体置于外电场中时,导体内的自由电子受到电场力的作用,将重新分布,使得导体内部电场为零。
静电平衡当导体内部和表面的电荷分布不再随时间变化时,称导体达到了静电平衡状态。
第六章磁介质•介质在磁场中的磁化现象•磁介质存在下的磁场理论§6.1 磁介质的磁化顺磁性和抗磁性•与电介质的极化不同,从磁化规律看有两种性质相反的磁介质:–顺磁质:磁介质在磁化后的等效磁矩和外磁场同向,比如铝、钠–抗磁质:磁介质在磁化后的等效磁矩和外磁场反向,比如铜、铅、水–在外磁场下,顺磁质和抗磁质在磁化后的受力方向相反。
–注意:在外磁场中放入磁介质,磁场是增强还是减弱了?和电介质的极化比较一下。
磁化现象的解释•最初,物质磁效应的解释是“磁荷”说。
磁荷说难以解释抗磁性的存在;迄今也未发现磁荷。
•后来,安培提出了磁性的电流说。
认为物质的磁性起源于物质体内“分子环流”。
•现代观点看,原子中存在电子、原子核运动导致的原子的总磁矩是物质磁性的起源。
–自然状态下,如果原子自身磁矩为零,或者尽管有非零的原子磁矩,但大量原子随机取向导致叠加的磁矩为零,则物质不显示宏观磁性。
–在自然条件下,或在外磁场的作用下,如果物质中大量原子磁矩的叠加非零,则物质显示宏观磁性。
顺磁和抗磁性的解释•外磁场对物质的作用有两方面–分子环流的磁矩在外磁场作用下转向磁场的方向,这就是顺磁性的起源。
–外磁场建立的过程中磁介质中的分子环流在电磁感应的作用下出现了附加的感应磁矩。
这种感应磁矩的作用是抵抗外磁场的建立,这就是抗磁性的起源(更准确的解释需要量子力学)。
•一种物质中顺磁性和抗磁性常常是并存的。
顺磁质中的顺磁性为主。
铁磁质•在物质中,以铁、镍等为代表的一类物质磁性很强,远远强于一般的物质,这类物质称为铁磁质。
•铁磁性起源于量子效应引起的原子间的某种相互作用。
由于这种效应,铁磁体中小范围内的原子的磁矩自动定向排列,构成了一个个小磁铁,称为“磁畴”,在外场下,一个个小磁铁再定向排列,使大部分原子磁矩定向排列。
•相比之下,在同样外磁场下,普通物质中只有极少的原子磁矩发生定向排列。
不妨设(1)单位体积内的分子环流数为n,所有的分子环流都是i(2)在小体积内磁化强度均匀,和所有分子环流tj m ˆ=⋅Kσ考虑^t可为任意方向,故:ab MK 介质tˆ§6.2 磁介质中磁场2ˆn1ˆnSΔ1B Kˆ)(12=⋅−nB B KK nn B B 21=界面两侧磁感应强度的法向分量连续a b 1H K tˆ1(H H K K −•若界面上无传导电流t H H 1=若界面无传导电流,界面两侧磁场强度的切向分量连续考虑t为任意切向SΔ1m B K 1r μmj K 2B K 1B KSΔ1r μ1B K 1θ1θ1H K •方向相同,因此,以上结论对B 和H是相同的。