电场和磁场课件优秀PPT.ppt

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1、麦克斯韦生平麦克斯韦生平 麦克斯韦麦克斯韦18311831年年1111月月1313日生于苏格兰的爱丁堡，日生于苏格兰的爱丁堡，1414岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文，已显露出出众的才华。作图问题的论文，已显露出出众的才华。18471847年进入爱年进入爱丁堡高校学习数学和物理。丁堡高校学习数学和物理。18501850年转入剑桥高校三一学年转入剑桥高校三一学院数学系学习，院数学系学习，18541854年以其次名的成果获史密斯奖学金，年以其次名的成果获史密斯奖学金，毕业留校任职两年。毕业留校任职两年。18561856年

2、在苏格兰阿伯丁的马里沙耳年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。任自然哲学教授。18601860年到伦敦国王学院任自然哲学和年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。天文学教授。18611861年选为伦敦皇家学会会员。年选为伦敦皇家学会会员。18651865年春年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的探讨成辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的探讨成果，完成了电磁场理论的经典巨著电磁理论，并于果，完成了电磁场理论的经典巨著电磁理论，并于18731873年出版，年出版，18711871年受聘为剑桥高校新设立的卡文迪什年受聘为剑桥高校新设立的卡文迪什试验物理学教授，负责筹建著名的卡文迪什

3、试验室，试验物理学教授，负责筹建著名的卡文迪什试验室，18741874年建成后担当这个试验室的第一任主任，直到年建成后担当这个试验室的第一任主任，直到18791879年年1111月月5 5日在剑桥逝世。日在剑桥逝世。重要贡献重要贡献:麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的探讨。麦克统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的探讨。麦克斯韦于斯韦于18731873年出版了科学名著电磁理论。系统、全年出版了科学名著电磁理论。系统、全面、完备地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理面、完备地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学

4、的重要支柱之一。学的重要支柱之一。基本物理模型、数学工具基本物理模型：基本物理模型：质量分布：质点、质点系电荷分布：点电荷、点电荷系(带电体)微积分微积分线积分、面积分(二重积分)、体积分三重积分)坐标系坐标系直角坐标系、自然坐标系、极坐标系4.1 静电场的描述静电场的描述一、电荷一、电荷正负性正负性:自然界存在自然界存在正负正负两种电荷两种电荷量子性量子性:电荷守恒定律电荷守恒定律:孤立系统孤立系统中电荷的代数和保持不变中电荷的代数和保持不变二、库仑定律二、库仑定律(适用于真空中的点电荷适用于真空中的点电荷)在真空中两静止电荷之间的作用力和两电荷带电量的乘在真空中两静止电荷之间的作用力和两电

5、荷带电量的乘积成积成正比正比,和两电荷之间的距离的平方成和两电荷之间的距离的平方成反比反比,作用力的作用力的方向沿其连线方向方向沿其连线方向.(真空电容率真空电容率)其中其中:电荷电荷q1 对对q2 的作用力的作用力F21电荷电荷q2对对q1的作用力的作用力F12 三、电场和电场强度三、电场和电场强度电场电场:对其中的电荷有对其中的电荷有力力的作用（电荷间的作用力靠电场来实现）的作用（电荷间的作用力靠电场来实现）对运动的带电体，电场力会对运动的带电体，电场力会做功做功电场强度电场强度:电场中某点的电场强度的电场中某点的电场强度的大小大小等于等于单位电荷单位电荷在该点受在该点受力的大小，其力的大

6、小，其方向方向为正电荷在该点受力的方向。为正电荷在该点受力的方向。电场强度叠加原理电场强度叠加原理注：和检验电荷（点电荷注：和检验电荷（点电荷 带电量足够小）无关带电量足够小）无关 从力的角度来分析电场的性质从力的角度来分析电场的性质1.点电荷点电荷产生的场产生的场 点电荷系点电荷系在某点产生的电场强度等于各点电荷单独存在在某点产生的电场强度等于各点电荷单独存在时，在该点产生的电场强度的时，在该点产生的电场强度的矢量和矢量和2.点电荷系点电荷系产生的电场强度产生的电场强度3.连续带电体产生的电场强度连续带电体产生的电场强度所选积分元所选积分元 产生的电场强度产生的电场强度对不同电荷分布的带电体

7、可分别表示如下对不同电荷分布的带电体可分别表示如下（为电荷体密度为电荷体密度）体带电体体带电体：（为电荷面密度为电荷面密度）面带电体面带电体：（为电荷线密度为电荷线密度）线带电体线带电体：注意注意：场强叠加是矢量叠加，：场强叠加是矢量叠加，方向不同时应先分解，然后在方向不同时应先分解，然后在同方向上积分求和，最后，用矢量和计算合场强。同方向上积分求和，最后，用矢量和计算合场强。rP解解例题例题1 试求解电偶极子中垂面上的电场强度。试求解电偶极子中垂面上的电场强度。例题例题2 如图：正电荷匀整分布在一半径为如图：正电荷匀整分布在一半径为R的圆环上。计算在的圆环上。计算在环的轴线上随意一给定点的电

8、场强度。环的轴线上随意一给定点的电场强度。解解:建立坐标如图建立坐标如图,取电荷元取电荷元 ，其在，其在 点的电场强度为点的电场强度为由对称性分析知，由对称性分析知，合电场强度沿合电场强度沿 轴方向，轴方向，方向方向:沿沿 轴的方向轴的方向探讨探讨:（与（与点电荷点电荷电场强度表达式一样）电场强度表达式一样）例题例题3 3 细导线均匀带电细导线均匀带电 （正电荷）弯曲成一残缺（正电荷）弯曲成一残缺的圆形，半径的圆形，半径 ，两端缺口，两端缺口 ，求求圆心处电场强度大小和方向圆心处电场强度大小和方向用补偿（叠加）法用补偿（叠加）法（1 1）整个圆在）整个圆在 产生的产生的（2 2）一小段）一小段

9、 在在 点的电场强度可近似为负点电荷点的电场强度可近似为负点电荷 的电场的电场解解:方向方向:指向缺口指向缺口导线长导线长负点电荷电量负点电荷电量例题例题4 求面密度为求面密度为 的的圆板轴线上任一点的电场强度圆板轴线上任一点的电场强度 解解PrxOR如图取积分元如图取积分元4.2 静电场的高斯定理静电场的高斯定理一、电通量一、电通量电场线电场线：形象描写电场强度的：形象描写电场强度的假想假想曲线曲线电场线上的任一点的电场线上的任一点的切线切线方向为该点电场强度的方向；方向为该点电场强度的方向；起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无

10、穷远处）规定规定:通过电场中某点，通过电场中某点，垂直于垂直于 的单位面积的电场线等于该的单位面积的电场线等于该点点 的大小，的大小，即即电通量是代数量电通量是代数量穿出为正穿出为正 穿入为负穿入为负 闭合曲面电通量闭合曲面电通量方向的规定：方向的规定：(1)穿出、穿入闭合面电力线条数之差穿出、穿入闭合面电力线条数之差(3)通过闭合曲面的电通量通过闭合曲面的电通量高斯定理的推导高斯定理的推导二、静电场的高斯定理二、静电场的高斯定理1.点电荷点电荷 处在任一处在任一球面球面的球心，则通过此球面的电通量为的球心，则通过此球面的电通量为则穿过球面的电力线条数为则穿过球面的电力线条数为2.由于电力线在

11、空间不能中断，当以由于电力线在空间不能中断，当以任意一闭合任意一闭合曲面包含点电荷，则通过曲面包含点电荷，则通过此闭合曲面的电通量仍为此闭合曲面的电通量仍为3.在在闭合曲面外闭合曲面外，由于穿入和穿出的电力线条数相等，由于穿入和穿出的电力线条数相等，则则 4.随意闭合曲面内外有多个点电荷随意闭合曲面内外有多个点电荷q1随意闭合面电通量为随意闭合面电通量为q2q5q4q3 真空中的任何静电场中，穿过任一闭合曲面的电通量，真空中的任何静电场中，穿过任一闭合曲面的电通量，等于该曲面所包围的电荷电量的等于该曲面所包围的电荷电量的代数和代数和乘以乘以 (不连续分布的源电荷不连续分布的源电荷)(连续分布的

12、源电荷连续分布的源电荷)是高斯面内外所有电荷产生的是高斯面内外所有电荷产生的;e e 只与内部电荷有关。只与内部电荷有关。高斯定理高斯定理与电荷量，电荷的分布有关；与电荷量，电荷的分布有关；与闭合面内的电量有关与闭合面内的电量有关,与电荷的分布无关；与电荷的分布无关；利用高斯定理求解特殊电荷分布电场的思路：利用高斯定理求解特殊电荷分布电场的思路：静电场的高斯定理：适用于一切对称分布的静电场；静电场的高斯定理：适用于一切对称分布的静电场；反映电场是有源场；反映电场是有源场；探讨探讨1 1、分析电荷对称性（线、分析电荷对称性（线.面面.体对称）；体对称）；2 2、依据对称性取高斯面；、依据对称性取

13、高斯面；3 3、依据高斯定理求电场强度。、依据高斯定理求电场强度。已知已知“无限长无限长”匀整带电直线的电荷线密度为匀整带电直线的电荷线密度为+解解 电场分布具有轴对称性电场分布具有轴对称性 过过P P点作高斯面点作高斯面 例题例题1 直线直线r 处一点处一点P 的电场强度的电场强度求求依据高斯定理得依据高斯定理得 P解解 电场强度分布具有面对称性电场强度分布具有面对称性 选取一个圆柱形高斯面选取一个圆柱形高斯面 已知已知“无限大无限大”匀整带电平面上电荷面密度为匀整带电平面上电荷面密度为电场强度分布电场强度分布求求例题例题2 依据高斯定理有依据高斯定理有 思索思索:两块带电等量异号电荷的两块

14、带电等量异号电荷的“无限无限大大”平行平面的电场强度如何计算平行平面的电场强度如何计算?单个点电荷单个点电荷产生的电场产生的电场baL Oq0q0一、静电场的环路定理一、静电场的环路定理结论结论：点电荷的电场力对：点电荷的电场力对 做功与路径做功与路径无关无关，只与，只与 移动的始末位移动的始末位置置有关有关（保守力保守力）4.3 静电场环路定理静电场环路定理 电势能及电势电势能及电势q0结论：电场力做功只与始末位置结论：电场力做功只与始末位置有关有关，与路径，与路径无关无关，所，所以静电力以静电力是保守力，是保守力，静电场是静电场是保守场保守场。abLq0q0在在电荷系电荷系 、的电场中，移

15、动的电场中，移动 ，静电力所作功为，静电力所作功为:在静电场中，沿闭合路径移动在静电场中，沿闭合路径移动 ，电场力作功，电场力作功L1L2静电场的环路定理静电场的环路定理abq0(1)(1)环路定理要求电力线不能闭合。环路定理要求电力线不能闭合。(2)(2)静电场是有源、无旋场，可引进电势能。静电场是有源、无旋场，可引进电势能。探讨探讨二、电势能和电势二、电势能和电势比比较较 重力做功重力做功 保守力保守力 引入重力势能等物理量引入重力势能等物理量 静电场力做功静电场力做功 保守力保守力 引入电势能引入电势能相类似：静电场力对电荷所做功等于电荷电势能的变更量相类似：静电场力对电荷所做功等于电荷

16、电势能的变更量 令令 点为电势能零点，则可得任一点点为电势能零点，则可得任一点 的电势能的电势能选电势能零点原则：选电势能零点原则：电荷在某点电势能的值与电势能零点有关电荷在某点电势能的值与电势能零点有关,而两点的差值与而两点的差值与电势能零点无关电势能零点无关 实际应用中取大地、仪器外壳等为势能零点。实际应用中取大地、仪器外壳等为势能零点。当当(源源)电荷分布在有限范围内时，一般选无穷远处。电荷分布在有限范围内时，一般选无穷远处。无限大带电体，无限大带电体，势能零点一般势能零点一般选在有限远处一点。选在有限远处一点。说明说明电势能应属于电势能应属于 和产生电场的源电荷系统所共有和产生电场的源

17、电荷系统所共有。电势是描写静电场性质的另一个物理量电势是描写静电场性质的另一个物理量电场中某一点的电势，在数值上等于把电场中某一点的电势，在数值上等于把单位正电荷单位正电荷从该点移从该点移到势能零点处电场力所作的功到势能零点处电场力所作的功随意两点的电势差随意两点的电势差 将电荷将电荷 从从 点移到点移到 点电场力做功为点电场力做功为说明说明电势是描写静电场性质的重要物理量，电势是电势是描写静电场性质的重要物理量，电势是标量标量;零电势点的选取原则同零电势能点的选取原则零电势点的选取原则同零电势能点的选取原则;电势值与电势零点的选取电势值与电势零点的选取有关有关，也是个，也是个相对量相对量，电

18、势差则，电势差则与电势为零的选择与电势为零的选择无关无关;arq方法一方法一:点电荷系点电荷系的电势的电势P二、电势的计算二、电势的计算点电荷点电荷的电势的电势 在在点电荷系点电荷系产生的电场中，某点的电势是各个点电荷单独存产生的电场中，某点的电势是各个点电荷单独存在时，在该点产生的电势的在时，在该点产生的电势的代数和代数和。这称为。这称为电势叠加原理。电势叠加原理。对连续分布的带电体对连续分布的带电体：结论结论对对 个点电荷个点电荷:定义式定义式在已知电场强度分布状况下较为便利在已知电场强度分布状况下较为便利.方法二方法二:解解：方法一方法一 由电场与电势积分关系求出由电场与电势积分关系求出

19、例题例题1 1 两个同心球面，半径分别为两个同心球面，半径分别为 、,内球面带电内球面带电 ，外，外球面带电球面带电 ，求求：（：（1 1）空间的电势分布；）空间的电势分布；（2 2）内外两球的电势差。）内外两球的电势差。由高斯定理（或以前的探讨）知由高斯定理（或以前的探讨）知所以，在所以，在 区域区域同理，在同理，在 区域区域在在 区域区域当当 时，时，方法二方法二 电势叠加原理电势叠加原理当当 时，时，当当 时，时，例题例题2 匀整带电圆环半径为匀整带电圆环半径为R，电荷线密度为，电荷线密度为。解解 建立如图坐标系，选取电荷元建立如图坐标系，选取电荷元 dq圆环轴线上一点的电势圆环轴线上一

20、点的电势求求OxRrPdq例题例题3 求电荷线密度为求电荷线密度为 的无限长带电直线空间中的电势分布的无限长带电直线空间中的电势分布解解 若取无穷远为势能零点若取无穷远为势能零点XO Pxp axa取取取取 点为电势零点点为电势零点,点距离直线为点距离直线为 为所选点离带电直线的距离为所选点离带电直线的距离4.4 电介质电介质一、静电场中的电介质及电极化一、静电场中的电介质及电极化绝缘体绝缘体电介质：电介质：电介质分子的电结构电介质分子的电结构无极分子无极分子+-有极分子有极分子电介质的极化电介质的极化 束缚电荷束缚电荷v无外场时无外场时(无极分子电介质无极分子电介质)(有极分子电介质有极分子

21、电介质)整体对外不显电性整体对外不显电性（热运动）（热运动）v有外场时有外场时(分子分子)位移极化位移极化束缚电荷束缚电荷 无极分子电介质无极分子电介质(分子分子)取向极化取向极化束缚电荷束缚电荷 有极分子电介质有极分子电介质外电场外电场E0 极化极化 介质内电场介质内电场 E 击穿。击穿。二、电介质内的电场强度二、电介质内的电场强度电介质极化后，其内部的实际电场电介质极化后，其内部的实际电场E应是外场应是外场E0和附加电和附加电场的矢量和场的矢量和试验进一步证明，在各向同性介质中几个电场强度存在下试验进一步证明，在各向同性介质中几个电场强度存在下列关系列关系式中式中E0、及、及E分别表示无介

22、质时的电场强度、附加电场强度和分别表示无介质时的电场强度、附加电场强度和有介质时的电场强度。为电介质的相对电容率，其中真空中的有介质时的电场强度。为电介质的相对电容率，其中真空中的电容率电容率 r=1，其他电介质的，其他电介质的 r都大于都大于1。=r 0称为电介质的称为电介质的电容电容率率。无电介质时无电介质时加入电介质加入电介质 r+-+-介电常数介电常数令：令：三、电位移矢量三、电位移矢量 介质中的高斯定律介质中的高斯定律D电位移矢量电位移矢量 通过高斯面的通过高斯面的电位移通量电位移通量等于高斯面所包围的等于高斯面所包围的自由电自由电荷荷的代数和，与极化电荷及高斯面外电荷无关。的代数和

23、，与极化电荷及高斯面外电荷无关。例题例题1 1 平行板电容器，其中充有两种匀整电介质。平行板电容器，其中充有两种匀整电介质。求求(1)各电介质层中的场强各电介质层中的场强(2)极板间电势差极板间电势差解解做一个圆柱形高斯面做一个圆柱形高斯面同理，做一个圆柱形高斯面同理，做一个圆柱形高斯面各电介质层中的场强不同各电介质层中的场强不同相当于电容器的串联相当于电容器的串联例题例题2 2:导体球带电导体球带电 ，半径为，半径为 ，球外被同心均匀电介质球壳包，球外被同心均匀电介质球壳包围。介质球壳外半径为围。介质球壳外半径为 ,相对电容率为相对电容率为 ，介质球外为真空，介质球外为真空，求求 介质球内外

24、的电场强度介质球内外的电场强度解解:在介质球壳内作一半径为在介质球壳内作一半径为 的高斯球面，则的高斯球面，则方向方向:沿径向向外沿径向向外在介质球壳外作一半径为在介质球壳外作一半径为 的高斯球面的高斯球面4.5 稳恒磁场的高斯定理稳恒磁场的高斯定理一、磁通量一、磁通量磁感应线磁感应线：形象描述磁场的假想曲线：形象描述磁场的假想曲线磁感应线上每一点切线方向与该点磁感应强度方向一样磁感应线上每一点切线方向与该点磁感应强度方向一样特点：特点：通过某点垂直磁场方向，通过某点垂直磁场方向，单位面积单位面积上磁感线数等于该上磁感线数等于该点的点的大小大小规定规定:无头无尾的闭合曲线无头无尾的闭合曲线与电

25、流相互套连，听从右手螺旋定则与电流相互套连，听从右手螺旋定则磁力线不相交磁力线不相交磁通量磁通量通过面元的磁场线条数通过面元的磁场线条数 记做通过该面元的磁通量记做通过该面元的磁通量对于有限曲面对于有限曲面磁力线穿入磁力线穿入对于闭合曲面对于闭合曲面规定规定磁力线穿出磁力线穿出磁场的高斯定理磁场的高斯定理磁场线都是闭合曲线磁场线都是闭合曲线 磁场是磁场是无源场无源场（涡旋场）（涡旋场）一一 、安培环路定理、安培环路定理磁场的环流与环路中磁场的环流与环路中所包围的电流所包围的电流有关有关 以无限长载流直导线为例以无限长载流直导线为例 4.6 稳恒磁场的安培环路定理稳恒磁场的安培环路定理若环路方向

26、若环路方向反向反向，则，则若环路方向与电流方向满足右手定则若环路方向与电流方向满足右手定则对一对线元来说对一对线元来说 环路不包围电流，则磁场环路不包围电流，则磁场环流为零环流为零 若环路中不包围电流若环路中不包围电流随意闭合路径有若干恒定电流同时存在时，依据叠加原理随意闭合路径有若干恒定电流同时存在时，依据叠加原理积分回路方向与电流方向呈积分回路方向与电流方向呈右螺旋右螺旋关系关系满足右螺旋关系时满足右螺旋关系时 反之反之 磁场是磁场是有旋场有旋场 不代表磁场力的功，仅是磁场与电流的关系不代表磁场力的功，仅是磁场与电流的关系 安培环路定理只适用于闭合的载流导线，对于随意设想安培环路定理只适用

27、于闭合的载流导线，对于随意设想 的一段载流导线不成立的一段载流导线不成立环路上各点的磁场为全部电流的贡献环路上各点的磁场为全部电流的贡献说明说明安培环路定理安培环路定理例题例题1 一密绕长直螺线管，管内为空气，管上均匀地绕有线一密绕长直螺线管，管内为空气，管上均匀地绕有线圈，单位长度上的匝数为圈，单位长度上的匝数为 ，通有电流，通有电流 .求求 螺线管内的磁感应强度螺线管内的磁感应强度 .依据对称性可知，管内平行于轴线上的随意始终线上各点的磁感应强度相等，且方向平行于轴线。如图在管内外作一闭合回路MNOP解：解：由安培环路定律可得由安培环路定律可得例题例题2 求无限长圆柱面电流的磁场分布。求无

28、限长圆柱面电流的磁场分布。PL解解 各点的磁感应强度沿圆周的切线方向各点的磁感应强度沿圆周的切线方向 分析知，系统具有轴对称性，圆周上各点的分析知，系统具有轴对称性，圆周上各点的 相同相同同理同理在系统外过点在系统外过点 以轴为圆心做一圆周以轴为圆心做一圆周例题例题3 求螺绕环电流的磁场分布求螺绕环电流的磁场分布 解解 在螺绕环内部做一个环路，可得在螺绕环内部做一个环路，可得内部为匀整磁场内部为匀整磁场同理，若在外部再做一个环路，可得同理，若在外部再做一个环路，可得螺绕环与无限长螺线管一样，磁场全部集中在管内部螺绕环与无限长螺线管一样，磁场全部集中在管内部4.7 带电粒子在电磁场中的运动带电粒

29、子在电磁场中的运动一、带电粒子在匀整磁场中的运动一、带电粒子在匀整磁场中的运动 带电粒子的运动不受磁场影响带电粒子的运动不受磁场影响的状况的状况的状况的状况R R 与与 成正比成正比磁聚焦磁聚焦,回旋加速器的基本理论依据回旋加速器的基本理论依据T T 与与 及及 无关无关带电粒子作匀速圆周运动带电粒子作匀速圆周运动OR的情况的情况和和成成角角带电粒子以螺旋线运动，其中带电粒子以螺旋线运动，其中螺旋线半径螺旋线半径螺距螺距粒子粒子源源A A接收接收器器 AA 磁聚焦原理磁聚焦原理 很小时很小时 匀整磁场的聚焦使得物点和象点处于同一条磁感线上，匀整磁场的聚焦使得物点和象点处于同一条磁感线上，由于匀

30、整磁场的磁感线是相互平行的，因而与物点对应的象由于匀整磁场的磁感线是相互平行的，因而与物点对应的象是一个正象，这种匀整磁场透镜称为长磁透镜，其放大倍数是一个正象，这种匀整磁场透镜称为长磁透镜，其放大倍数为为1 1。发散角不太大的带电粒子束，经过一个周期后，重新会聚发散角不太大的带电粒子束，经过一个周期后，重新会聚二、带电粒子在匀强电磁场中的运动二、带电粒子在匀强电磁场中的运动 磁聚焦法测量荷质比磁聚焦法测量荷质比由阳微小孔射出的电子的动能为由阳微小孔射出的电子的动能为KASBOCl霍尔效应霍尔效应 1879 1879年年 霍尔发觉在一个通有电流的导体板上，若垂直霍尔发觉在一个通有电流的导体板上

31、，若垂直于板面施加一磁场，则板面两侧会出现微弱电势差于板面施加一磁场，则板面两侧会出现微弱电势差.ldIab+当达到动态平衡时：当达到动态平衡时：受力分析受力分析(方向向下方向向下)(方向向上方向向上)试验结果试验结果(霍耳系数霍耳系数)探讨：探讨：用霍耳效应测定，电流等用霍耳效应测定，电流等区分半导体材料类型区分半导体材料类型+N 型半导体（电子）型半导体（电子）P 型半导体型半导体(空穴空穴)通过测量霍尔系数可以确定导电体中载流子浓度通过测量霍尔系数可以确定导电体中载流子浓度(浓度随杂质、温度浓度随杂质、温度等变更）等变更）4.8 磁介质磁介质一、介质的磁化一、介质的磁化磁介质磁介质放入磁

32、场中能够显示磁性的物质。放入磁场中能够显示磁性的物质。电电 场场磁磁 场场相对介电常数相对介电常数相对磁导率相对磁导率产生附加磁场，使介质内的总磁场发生变更，这种现象叫做产生附加磁场，使介质内的总磁场发生变更，这种现象叫做磁介质磁化。磁介质磁化。区分区分 磁介质的磁化所产生的附加磁场磁介质的磁化所产生的附加磁场可以与原磁场可以与原磁场方向相同方向相同，也可以相，也可以相反。而电极化产生的附加电场只能反。而电极化产生的附加电场只能与原电场与原电场方向相反方向相反。磁介质是对任何实物而言的，磁介质是对任何实物而言的，电介质只是特指电介质只是特指绝缘体绝缘体。顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质减弱原场减弱原场

33、增加原场增加原场弱弱磁磁性性物物质质顺磁质和抗磁质的相对磁导率都特别接近于顺磁质和抗磁质的相对磁导率都特别接近于1,1,即即铁磁质铁磁质通常不是常数通常不是常数具有显著的增加原磁场的性质具有显著的增加原磁场的性质强磁性物质强磁性物质二、二、磁介质的分类磁介质的分类(如：如：铬、铀、锰、氮等铬、铀、锰、氮等)(如：铋、硫、氯、氢等如：铋、硫、氯、氢等)(如：铁、钴、镍及其合金等如：铁、钴、镍及其合金等)三、磁介质的三、磁介质的“分子电流分子电流”理论理论分子中电子分子中电子绕核运动绕核运动和和电子本身电子本身自旋运动自旋运动等效圆电流等效圆电流（分子电流分子电流）不受外磁场作用不受外磁场作用受外

34、磁场作用受外磁场作用（分子磁矩分子磁矩）不表现磁性不表现磁性表现出磁性表现出磁性B可以合理说明顺磁、可以合理说明顺磁、抗磁特性。抗磁特性。四、四、磁畴理论磁畴理论磁畴中分子磁矩自发地磁化达到磁畴中分子磁矩自发地磁化达到饱和状态饱和状态无无磁化方向与磁化方向与有有 整个铁磁质的总磁矩为零整个铁磁质的总磁矩为零同向的磁畴扩大同向的磁畴扩大磁化方向转向磁化方向转向的方向的方向使磁场大大增加使磁场大大增加当外场撤去，被磁化的铁磁质受当外场撤去，被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力的阻碍，并不体内杂质和内应力的阻碍，并不能复原磁化前的状态。能复原磁化前的状态。磁畴的磁磁畴的磁化方向化方向（未经磁化的铁磁质）

35、（未经磁化的铁磁质）可以合理说明强磁物质的宏观磁化现象磁滞回线 剩磁剩磁矫顽力矫顽力五、五、介质中磁场基本规律介质中磁场基本规律2）有介质时的安培环路定理可表示为有介质时的安培环路定理可表示为1）有介质时的毕奥萨伐尔定律可表示为有介质时的毕奥萨伐尔定律可表示为上式中，上式中，H称为磁场强度称为磁场强度。是为了便于探讨有磁介质存在。是为了便于探讨有磁介质存在时磁场的性质而引入的协助矢量。时磁场的性质而引入的协助矢量。3）H与与B的关系式的关系式:其中，其中，为磁介质的磁导率，为磁介质的磁导率，为真空的磁导率，为真空的磁导率，为相对磁导率。为相对磁导率。，称为磁化率。称为磁化率。例例 如图所示的环

36、形螺线管内，充溢相对磁导率为的磁介质，以如图所示的环形螺线管内，充溢相对磁导率为的磁介质，以I0表示传导电流，管上匀整地绕有表示传导电流，管上匀整地绕有N匝线圈。试求螺线管内各匝线圈。试求螺线管内各点的磁感应强度。点的磁感应强度。解解 以半径以半径R作一圆形闭合回路，依据对作一圆形闭合回路，依据对称性及磁介质中的安培环路定理，有称性及磁介质中的安培环路定理，有 由式（由式（B=H）可得）可得从上式可得从上式可得一无限长载流直导线通以电流一无限长载流直导线通以电流I，其外包围一层磁介质，相，其外包围一层磁介质，相对磁导率对磁导率 例例求求解解 依据磁介质的安培环路定理依据磁介质的安培环路定理磁介质中的磁感应强度磁介质中的磁感应强度B