关于经典磁化率模型的完整表示与推广.ppt
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1、关于经典磁化率模型的完整表示与推广,物理二班 张中扬 PB03206013,内容摘要,一问题的提出 二磁化率的经典模型 抗磁物质 顺磁物质 三磁化率的精确计算 抗磁物质 顺磁物质 四磁化率模型的推广关于电介质的极化率 电介质的位移极化 电介质的取向极化,问题的提出,习惯上人们根据物质磁性的强弱和特征,把物质分成抗磁体,顺磁体和强磁体三类,下面主要讨论抗磁体与顺磁体。 在电磁学中, 与 的关系通常由实验来决定,实验表明,对非铁磁(强磁)物质,在T与 不太高也不太低时满足线性关系(各向同性磁介质)。 定义: =Xm Xm称为磁化率,Xm0称为顺磁质,Xm0称为逆磁质(抗磁质)前者的Xm在10-5,
2、10-4之间,后者的Xm在10-7,10-5之间。,磁 滞 回 线,介质磁化的微观经典理论解释,Langevin的抗磁性经典理论: Langevin认为:抗磁体分子中各电子轨道运动所产生的磁矩互相抵消,即抗磁体分子的固有磁矩为0,但其中每个电子的轨道运动仍产生磁矩。设电子运动的等效电流为i,则: 是电子运动的角速度,-e为电量,设电子轨道围成面积为S, 则电子轨道运动的磁矩为: S =r2 r为轨道半径 在外磁场 中,该电子受到力矩: 在 作用下,电子轨道面将绕 进动,由于外磁场的洛仑兹力远小于分子内的库仑力,以至进动角速度将运小于W,因而存在下述近似关系: me为电子质量 将式和式代入上式可
3、得: ,即电子的进动角度总是与外磁场相同,电子的进动将引入附加磁矩,下面计算附加磁矩的统计平均值: 设电子以均等的取向机会沿半径为r的球面分布,形式一均匀球面电荷面密度: 各种轨道取向的电子以进动的平均效应相当于上述球 面电荷以自转,其磁矩为: (参考电磁学高等教育出版社,习题5-16) 设单位体积中分子数为n0,一个分子中有Z个电子,则: 抗磁性物质磁化率,Langevin的顺磁性经典理论: Langevin认为:顺磁体分子中各电子轨道运动所产生的磁矩之和不为零,即顺磁体分子具有有限的固有磁矩,不加外磁场时,由于分子热运动各分子磁矩取向无规则,互相抵消宏观磁矩为0,在外磁场中,分子将在磁力矩
4、 作用下出现 顺着外场方向排列的趋势,产生与外场方向一致的磁化强度,即顺磁效应。 设分子具有的固有磁矩 大小相同,考察单位体积中分子磁矩在空间的取向分布,设分子密度数为n0,dn(,)表示单位体积中,磁矩 的方向角位于+d,+d之中的分子数目,当不存在外磁场时,分子磁矩 取向各个方向机会均等: 对积分得: 当在MZ轴方向存在 时,分子磁矩取向服从玻尔兹曼分布: C为归一化因子 由于|Ep|KT 由归一化条件:,可定出 于是 磁化率: 当n0一定时,磁化率与温度T成反比,注意上式成立的条件为: 即 不能太强,T不能过低。,磁化率的精确计算,上述结果是在作了一些近似后得到的经典的顺磁和逆磁物质磁化
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