Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Kollokvium_1_elektro-_magnitostatika / Лекции для подготовки / Лекция 8_ Магнитное поле в веществе.ppt
Скачиваний:
18
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
1 Mб
Скачать

Кафедра физики

ЛЕКЦИЯ 8

2 апреля 2013г.

Электромагнетизм

План лекции

1.Намагниченность. Напряженность магнитного поля.

2.Теорема о циркуляции вектора H.

3. Связь между векторами J и H. Виды магнетиков.

4.Ферромагнетики. Петля гистерезиса.

5.Условия на границе двух магнетиков.

6.Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

7.Явление электромагнитной индукции. Природа ЭДС индукции.

Общая физика. «Магнитостатика»

1

Кафедра физики

Намагниченность. Напряженность магнитного поля

Если несущие ток проводники находятся в некоторой среде (не в вакууме) или если в магнитное поле внести вещество, магнитное поле изменится.

Причина: всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться).

Намагниченное вещество создает свое магнитное поле B./

Результирующее поле: B B/ B0

B0 - поле токов проводимости.

Характеристика степени намагничивания магнетика - магнитный момент единицы объема J.

Общая физика. «Магнитостатика»

2

Кафедра физики

Намагниченность. Напряженность магнитного поля

J - вектор.

 

1

 

 

 

J

 

pm

 

V

 

 

 

 

где V- бесконечно малый объем,

pm - магнитный момент

отдельной молекулы. Суммируются все молекулы в объеме

V

.

Намагниченность можно представить как

 

J n pm

где n- концентрация молекул, pm - средний магнитный момент одной молекулы.

Вектор J сонаправлен со средним вектором pm .

Общая физика. «Магнитостатика»

3

Кафедра физики

Намагниченность. Напряженность магнитного поля

В теореме о циркуляции вектора B необходимо учитывать молекулярные токи:

 

 

 

I I /

B,dl 0

L

I и I / - токи проводимости и молекулярные токи, охватываемые контуром L.

Вычисление токов I /- задача сложная.

Выход: вводится новый параметр - напряженность магнитного поля .

Общая физика. «Магнитостатика»

4

Кафедра физики

Намагниченность. Напряженность магнитного поля

 

B

 

H

J

0

 

 

Теорема о циркуляции вектора H:

Циркуляция вектора H по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов проводимости,

охватываемых этим контуром:

H ,dl I

Введение вектора H,Lкак и вектора Dв электростатике, упрощает изучение поля в различных средах.

Единица измерения H - ампер на метр (А/м). В вакууме J 0 и B 0 H

Общая физика. «Магнитостатика»

5

Кафедра физики

Связь между векторами J и H.

Виды магнетиков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

B

J

 

Намагниченность J

зависит от

величины

 

 

 

0

 

 

 

 

поля:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J H

 

 

 

 

 

 

- магнитная восприимчивость

 

(безразмерная

вещества

величина,

 

 

 

для каждого магнетика).

 

 

 

 

Подставим эту

 

 

 

в выражение H,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

B

 

 

получим

H

 

Н

 

 

H

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

Безразмерная величина

1 - относительная магнитная

проницаемость

вещества.

 

 

 

 

 

 

 

С учетом относительной магнитной проницаемости - B 0 H

Общая физика. «Магнитостатика»

6

Кафедра физики

Связь между векторами J и H. Виды магнетиков

В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости все магнетики подразделяются на три группы:

диамагнетики. У диамагнетиков Jотрицательна и мала по абсолютной величине. Вектор диамагнетиков имеет направление, обратное направлению вектора ( );H J H

парамагнетики. парамагнетиков положительна и тоже мала по абсолютной величине. ВекторJ диамагнетиков имеет направление, совпадающее с направлением вектора H (J H);

ферромагнетики. положительна и по абсолютной величине достигает очень больших значений.

Диа- и парамагнетики слабомагнитные вещества, для них J H . В отсутствие магнитного поля они не намагничены.

У ферромагнетиков магнитная восприимчивость сложным образом

H

зависит от .

Общая физика. «Магнитостатика»

7

Кафедра физики

Ферромагнетики. Петля гистерезиса.

Ферромагнетики - твердые вещества, обладающие спонтанной намагниченностью (могут быть намагничены при отсутствии внешнего магнитного поля).

J, 106 А/м

Jнас2

1

0

200

400

 

 

H, А/м

Типичные представители - железо, никель, кобальт, их сплавы.

Намагниченность ферромагнетиков до 1010 раз превосходит намагниченность диа- и парамагнетиков.

Кривая намагниченности

ферромагнетиков – это зависимость J H .

Основная или нулевая кривая, т.е. зависимость для ферромагнетика, магнитный момент которого первоначально был равен нулю

Общая физика. «Магнитостатика»

8

2

Jнас

1

Кафедра физики

Ферромагнетики. Петля гистерезиса.

J, 106 А/м

Уже при небольших полях кривая намагниченности достигает насыщения Jнас, дальнейший рост поля H не увеличивает намагниченность J.

0

200

400

 

 

H, А/м

Кроме

того,

для ферромагнетиков характерно наличие петли

гистерезиса: связь между B и H или J и H оказывается неоднозначной и определяется предшествующей историей намагничивания ферромагнетика.

Общая физика. «Магнитостатика»

9

Кафедра физики

Ферромагнетики. Петля гистерезиса.

B

Если первоначально ненамагниченный ферромагнетик намагничивать, а затем уменьшать Н , то кривая намагничивания образует петлю.

Это петля гистерезиса.

H

Из рисунка: при Н = 0 намагничивание не исчезает, а характеризуется некоторой величиной В, которая называется остаточной индукцией.

С наличием остаточного намагничивания связано существование постоянных магнитов.

Точка Кюри (температура Кюри) - температура при которой ферромагнетик теряет свою намагниченность, 300- 700 С.

Общая физика. «Магнитостатика»

10