《磁介质中的磁场》PPT课件

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1、第16章磁介质中的磁场16.1磁介质16.2物质的磁化16.3磁介质中的安培环路定理16.4铁磁质磁介质对螺线管内的场有影响其内总磁场为实验表明:介质的相对磁导率螺线管内无磁介质时磁场16.1磁介质先作一个实验为介质的磁导率→顺磁质如：氧、铝、钨、铂、铬等。如：铁、钴、镍等r不同的磁介质在磁场中所表现出的特性不同：→抗磁质→铁磁质如：氮、水、铜、银、金、铋等。实物的基本组成单元原子、分子：核外电子、原子核电子运动：自旋运动→自旋磁矩+-一.分子电流绕核运动→电流环→轨道磁矩原子核运动：原子、分子的固有磁矩(通称分子磁矩,记为)16.2物质的磁化分子磁矩因为分子磁矩的存在，每个分子的

2、磁矩可等效为一个圆电流的磁矩,这样的圆电流也称为分子电流。“圆电流”模型例玻尔磁子电子轨道运动磁矩电子轨道运动角动量+-电子内廪（固有）自旋磁矩玻尔磁子二.顺磁质和抗磁质的磁化规律1)顺磁性——固有磁矩∥NS两类磁介质的固有磁矩→顺磁质→抗磁质-----顺磁、抗磁特性的微观解释2)抗磁性——附加磁矩（感生磁矩）+-当介质处在外磁场中，电子轨道磁矩受磁力矩:在磁力矩作用下，轨道角动量绕磁场方向旋进。电子附加一个磁矩:当没有外磁场时1º顺磁性介质处在外磁场时，其体内磁场：抗磁性介质处在外磁场时，其体内磁场：2º介质中的抗磁效应在顺磁介质中是否有？有！3)小结：1.磁化电流磁化电流也称为束

3、缚电流顺磁质的磁化抗磁质的磁化三.磁化强度和磁化电流类似电介质的讨论，从物质电结构来说明磁介质的磁化。由于顺磁质分子的固有磁矩在磁场中定向排列或抗磁质分子在磁场中产生了感生磁矩，因而在磁介质的表面出现磁化电流的现象叫磁介质的磁化。磁化电流若在l长介质表面束缚面电流为则其线密度为：束缚电流产生附加磁场对顺磁质,与自由电流同向，对抗磁质,与自由电流反向2.磁化强度3.磁化强度与磁化电流的关系自学一.有磁介质时的高斯定理无论是什么电流激发的磁场，其磁力线均是无头无尾的闭合曲线。介质中的磁感应强度：∴通过磁场中任意闭合曲面的磁通量为零。即：二.有介质时的安培环路定理在有介质的空间，传导（自由）

4、电流与磁化电流共同产生磁场：有磁介质时的总场束缚电流自由电流16.3磁介质中的安培环路定理实验指出：则将两侧对任意闭合路径L积分得：定义——磁场强度——磁介质的磁导率磁场强度沿任一闭合路径的线积分等于该闭合路径所包围的自由电流的代数和。SI制中磁场强度H的单位：安培/米(A/m)则有：有磁介质时的安培环路定理即：闭合路径L包围的自由电流定义由由或按课本P101-102由三.磁化率二式确定不了，因为未知实验指出：又磁介质的磁化率无磁介质时(即真空中)，易知：（见课本P102）例长直螺线管内充满均匀磁介质r单位长度上的匝数为n，通有电流I。求管内的磁感应强度和磁介质表面的面束缚电流密度。

5、解：顺磁质抗磁质因管外磁场为零，取图示的回路根据：×××...励磁电流(对铁磁质)1.磁化曲线实验装置：环形螺绕环，用铁磁质充满环内空间。实验测量B(在螺绕环磁隙处测量)由(1)铁磁质的r不是个常数，它是H的函数。原理：根据安培环路定理由通有的传导电流得:得到曲线16.4铁磁质一.铁磁质的磁化规律得到B～H曲线B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应每个对应不同的,与磁化的历史有关。起始磁化曲线剩磁饱和磁感应强度矫顽力2.磁滞回线--不可逆过程在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。1.软磁材料：适用于变压器、继电器、电机、以及各种高频电磁元件

6、的磁芯、磁棒。二.铁磁质的分类特点：矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。易磁化、易退磁纯铁，坡莫合金(Fe，Ni)，硅钢，铁氧体等。如2.硬磁材料：钨钢，碳钢，铝镍钴合金矫顽力(Hc)大，剩磁Br大磁滞回线的面积大，损耗大。适用于做永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器等。不同的铁磁质的磁滞回线的形状不同三.铁磁质的微观结构-----铁磁性机制存在大量原子分子磁矩自发平行排列的区域----磁畴当加以外磁场且逐渐增大时,其磁矩方向和外场方向相近的磁畴逐渐扩大,而方向相反的磁畴逐渐缩小.最后当外场大到一定程度后,所有磁畴的磁矩都取同一方向,此时铁磁质达到磁饱和状态

7、.磁滞现象可用磁畴的畴壁很难按原来的形状恢复来说明.在每个磁畴中,所有原子的磁矩全都沿同一方向排列.无外磁场时,不同磁畴的磁矩的取向是无规则的,铁磁质宏观上无明显的磁性.2º磁滞现象是由于材料有杂质和内应力等的作用，当撤掉外磁场时，磁畴的畴壁很难恢复到原来的形状而表现出来。3º当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则排列。在临界温度（相变温度Tc）时，铁磁质完全变成了顺磁质。居里点Tc1º当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化就达到饱和状态