《电磁学》学习笔记5 |
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分子环流假说
分子环流假说(19世纪安培提出):组成磁铁的最小单元(磁分子)就是环形电流,若这样一些分子环流定向排列起来,在宏观上就会显示出N、S极来。 现在我们知道,原子是由带正电的原子核和绕核旋转的负电子组成的,电子绕核旋转,还有自旋,这些运动形成了分子环流,这便是物质磁性的基本来源。 铁棒上的线圈通电后,产生一个外磁场B0,叫磁化场,在磁化场的力矩作用下,各分子环流的磁矩在一定程度上沿着场强方向排列起来,介质内部中相邻一对电流元方向总是彼此相反,效果相互抵消,所以宏观上看,等效成截面边沿的大环形电流。 磁化强度矢量 磁矩m(分子):把分子看成一样的电流环,磁矩m(分子)=Ia;电流和面积,等效于电极化强度 电矩:p=qL;电荷量和正负电荷偏移的距离。 磁化强度矢量M:单位体积内分子磁矩矢量和,M=nIa。 电极化强度矢量P:单位体积内的电矩矢量和,P=nqL。 闭合面的电极化强度 闭合面的磁化强度矢量: 电介质内电场强度关系: (总电场强度=外电场强度-退极化场电场强度) 磁介质内磁感应强度关系: 总磁感应强度B=磁化场磁感应强度+附加磁感应强度 B'由磁化电流I'产生。I'最初是由外磁场B0产生。 退极化场E'与电极化强度P的关系: 电极化强度等于极化电荷面密度,等于极化电荷产生的电场强度(退极化场)乘以e0:
附加磁感应强度B'与磁化强度M的关系 对于一个直径为D,长度为L的圆棒,有: 圆棒无穷长,有L/D=无穷大,即:B'=u0*M。 对于很薄的磁介质片有:B'约等于0。 电场时,因为电极化强度P、极化电荷q不易测出来,所以引入了一个辅助矢量,电位移矢量D。用自由电荷q0求出电位移矢量D,然后通过极化率就可以求出总电场强度E。 同理,磁化强度M、磁化电流I不易测出来,所以引入了磁场强度矢量H。(圆棒无穷长) 在这里仿照电场中的极化率,在磁场中定义磁化率和磁导率 |
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