61分子电流观点
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B第六章 磁介质(magnetic medium )[基本要求]1、理解三种磁介质磁化的微观机制和束缚电流的产生,了解磁化强度的意义。
2、理解磁场强度的定义及磁场强度的环路定理的意义并能利用它们求解有磁介质存在时具有一定对称性的磁场的问题。
3、了解铁磁介质的特性。
4、掌握磁场的边界条件,会计算简单的磁路问题。
5、理解磁场能量的概念和磁场能量密度公式。
[重点难点]1、磁化强度矢量M 和磁导率μ是本章的重要物理量,掌握M与磁化电流的关系;深刻理解磁场强度H的意义,掌握有磁介质时的安培环路定理,并会用该定理计算某些特殊情况下磁介质中的磁场分布。
明确B ,H ,M三者的联系和区别。
2、掌握磁场的边界条件。
3、明确磁场作为物质存在的一种形态,具有能量。
[教学内容]§1 分子电流观点 一、磁介质的磁化 磁化强度矢量M及其与磁化电流的关系1、 有关磁介质磁化理论的两种观点: 1) 磁荷观点2) 分子电流观点:即安培的分子环流假说例:软铁棒:分子是一个复杂的带电系统。
一个分子有一个等效电流i , 即称分子环流。
a)无外磁场时一般由于分子的热运动,各分子环流的取向完全是混乱的。
b)有外磁场时在外磁场的力矩作用下,分子环流的取向会发生转向, 在一定程度上沿着场的方向排列,这就是软磁棒的“磁化”。
外磁场越强,转向排列越整齐。
c)结果:当介质均匀时由于分环流的回绕方向一致,在内MBdlP mP mPi π r 2M θdl BidlS dI ’部任何两个分子环流中相邻的那一对电流元回绕方向总是彼此相反,相互抵消。
即在宏观上,这横截面内所有分子环流的总体与沿截面边缘的一个大环形电流等效,就象是一个由磁化电流组成的“螺线管”,它在棒内的方向与外磁化场一致,则增加了原磁场。
2、磁化强度矢量:磁化的强弱还可以用磁化强度来描述。
定义磁化强度:单位体积内分子磁矩的矢量和。
V m M ∆≡∑分子(∆V −−宏观小、微观大)单位:安每米(A/m )3. 磁化电流与磁化强度的关系在磁介质内取一宏观体积元,分子看成完全一样的电流环,即环具有同样的面积a 和取向,则介质中的磁化强度为a nI VmM=∆≡∑分子任取一微小矢量元ld ,它与B 的夹角为θ,则与l d 套住的分子电流的中心都是位于以ld 为轴、以a 为底面积的小柱体内。
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2.理解介质的磁化规律,并与电介质的极化对照3.掌握介质中的高斯定理、安培环路定理,并与电介质的对照4.理解铁磁质的磁化规律及磁滞回线,并与一般介质的磁化规律对照5.掌握简单磁路的串、并联计算,并与电路计算对照6.掌握磁场的能量和能量密度二、本章重点介质的磁化规律、介质中的高斯定理和安培环路定理、铁磁质的磁化规律及磁滞回线、简单磁路计算、磁场的能量和能量密度三、本章内容1.磁介质(1).磁介质的一般分类磁介质:电介质:(2).超导体的抗磁性:在外磁场中B内→0,,,成完全抗磁体。
2.介质的磁化规律(1).磁介质与电介质中两组场量关系的对照电场:磁场:(2).磁介质理论的两种观点及其与电介质理论的对照物理量及规律分子电流观点磁荷观点电介质微观模型分子环流i分子磁矩磁荷磁偶极矩电荷电偶极矩磁化、极化的程度磁化极化后的关系及相关公式宏观效果与平行的界面上出现束缚电流与垂直的界面上出现非自由磁荷与垂直的界面上出现束缚电荷基本场量磁感应强度用电流元受力来定义磁场强应用点磁荷受力来定义(模拟)电场强度用点电荷受力来定义辅助场量磁场强应磁感应强度电位移矢量两种场量间的关系介质对场的影响磁化电流产生附加场磁荷产生附加场极化电荷产生附加场高斯定理环路定理讨算结果殊途同归—————联系磁荷观点公式→→电流观点公式磁荷观点的理论与电荷电场的理论更具有对称性3.铁磁质的磁化规律(1).铁磁质的18个基本概念铁磁质、磁化曲线、起始磁化曲线、-H曲线、磁滞效应、磁滞回线、磁饱和、剩磁、矫顽力、完全退磁曲线、磁畴、居里点、硬磁材料、软磁材料、矩磁材料、永磁体、铁电体、电畴。