Bài giảng Vật lý 2 - Chương 11: Từ môi - Lê Quang Nguyên

Từ môi Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com Nội dung 1. Các loại vật liệu từ 2. Vectơ cường ñộ từ hóa 3. Vectơ cường ñộ từ trường 4. Từ trường trong từ môi 5. Định luật Ampère trong từ môi 6. Điều kiện trên mặt phân cách hai từ môi 1a. Vật liệu nghịch từ • Trong chất nghịch từ không có các dipole từ nguyên tử nên chúng không có từ tính. • Khi ñặt trong một từ trường ngoài, trong chất nghịch từ có các dòng cảm ứng, tạo nên một từ trường riêng ngược chiều với từ trường ngoài. • Chất nghịch từ có xu hướng ñẩy từ trường ngoài ra khỏi nó. • Mọi vật chất ñều có tính nghịch từ, nhưng tính chất này thường rất yếu. Vật liệu siêu dẫn có tính nghịch từ lý tưởng: có thể ñẩy hoàn toàn từ trường ngoài ra khỏi nó. 1b. Vật liệu thuận từ • Trong chất thuận từ các dòng ñiện nguyên tử tạo nên các dipole từ khác không. • Do chuyển ñộng nhiệt các dipole từ nguyên tử ñịnh hướng hỗn loạn, từ trường riêng do chúng tạo ra bằng không. • Khi ñặt trong một từ trường ngoài B0, các dipole từ ñịnh hướng theo B0, tạo ra một từ trường riêng tăng cường cho từ trường ngoài. • Đó là sự từ hóa của vật thuận từ. 1c. Vật liệu sắt từ • Trong chất sắt từ cũng có sẵn các dipole từ nguyên tử như trong chất thuận từ. • Tuy nhiên, khác với chất thuận từ, các dipole từ nguyên tử trong chất sắt từ có ñịnh hướng trật tự. • Do ñó bình thường chất sắt từ cũng tạo ra một từ trường riêng mạnh. • Chúng ñược dùng ñể làm nam châm. 2. Vectơ cường ñộ từ hóa • Khi bị từ hóa, momen dipole từ trung bình của từ môi khác không. • Vectơ cường ñộ từ hóa Pm là momen dipole từ trung bình trong một ñơn vị thể tích. • Pm có ñơn vị là A/m. 3. Vectơ cường ñộ từ trường • Cường ñộ từ trường H trong từ môi: • Trong từ môi ñẳng hướng, Pm tỷ lệ với cường ñộ từ trường: • χm là ñộ từ cảm của từ môi, là một hệ số không thứ nguyên. Độ từ cảm có thể âm (chất nghịch từ) hay dương (chất thuận từ và sắt từ). mP BH


−= 0µ H m P m

χ= 3. Vectơ cường ñộ từ trường (tt) • Kết hợp hai hệ thức trên ta có: • Suy ra: • trong ñó µ = 1 + χm, là ñộ từ thẩm của từ môi. Độ từ thẩm là một hệ số dương và không thứ nguyên. ( ) 0 1 µχ BHm

=+ ( ) µµχµ 00 1 BBH m


= + = HB

µµ0= 4. Từ trường trong từ môi • Từ trường trong từ môi là tổng hợp của từ trường ngoài và từ trường riêng do các dipole trong từ môi tạo ra. • Nếu từ môi (ñẳng hướng) lấp ñầy không gian giới hạn giữa các ñường sức của từ trường ngoài thì từ trường trong từ môi tăng lên µ lần. • Ví dụ: nếu ñưa thanh từ môi hình trụ vào trong một solenoid, thì từ trường trong solenoid tăng lên µ lần. 4. Từ trường trong từ môi (tt) I B0 B = µB0 Mặt bên của thanh từ môi song song với ñường sức của từ trường ngoài. 5. Định luật Ampère trong từ môi • Định luật Ampère trong từ môi có dạng: • I là cường ñộ dòng toàn phần ñi qua (C), trong ñó chỉ tính các dòng ñiện “ngoài”, chứ không có các dòng ñiện nguyên tử trong từ môi. • Dưới dạng vi phân: • j là mật ñộ dòng ñiện “ngoài”. IsdH C =⋅∫ )(

jHrot

= n B2 B1n B2n B1 t H2 H1t H2t H1 6. Điều kiện trên mặt phân cách • Ở gần mặt phân cách của hai từ môi thành phần tiếp tuyến của H và thành phần pháp tuyến của B biến ñổi liên tục: nn tt BB HH 21 21 = =