《稳恒磁场》PPT课件

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1、作业：本章剩余部分。→顺磁质r不同的磁介质在磁场中所表现出的特性不同：→抗磁质→铁磁质注：顺、抗磁质是弱磁性材料,铁磁质是强磁性材料。1.磁介质的分类回顾：2.物质的磁性起源分子电流→宏观上介质表面磁化电流分子的“固有磁矩”=轨道磁矩+自旋磁矩∥顺磁质2o抗磁性在磁场中电子绕轨道运动和自旋运动发生变化。+-=0电子轨道运动绕磁场进动。电子产生的附加磁矩与外磁场相反。↑↓wzW+-磁化电流二、磁化强度矢量MagnetizationandMagnetizing1.磁化强度矢量定义——单位体积内分子磁矩的矢量和2.磁

2、化强度矢量M与磁化面电流I的关系设长为l,横截面为S的柱形介质在外磁场中沿轴向被均匀磁化,表面总的磁化面电流为I介质的体积为：V内总的分子磁矩为：lI︳︳——面电流密度︳︳分子电流×3.磁化强度的环流：一般情况下可证明：L磁化面电流密度：2.磁化强度矢量M与磁化面电流I的关系磁化强度的环流等于该环路中包围的磁化电流的代数和。一般结论：三、磁介质中安培环路定理和应用1.有介质时的安培环路定理在有介质的空间，传导电流与磁化电流共同产生磁场：则有：即：传导电流磁化电流磁介质中磁感应强度的环流引入：——磁场强度

3、定义：——磁场强度则有：——介质中的安培环路定理单位：安培/米沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径所包围的自由电流的代数和。物理意义IR2.三矢量之间的关系(物质方程）实验指出：各向同性的线性磁介质有——介质磁化率那么：其中：即：m与r均为纯数,描述磁介质特性的物理量——相对磁导率——介质磁导率磁介质的物质方程磁感应强度和磁场强度的关系:——相对介电常数——相对磁导率——介质磁导率——介质的介电常数之间的关系：之间的关系电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理I例1有两个半径分别为和的“无限长”同轴圆筒

4、形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流时，试求（1）磁介质中任意点P的磁感应强度的大小;（2）圆柱体外面一点Q的磁感强度.解对称性分析I方向沿圆的切线方向II例2.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B,磁化强度M及表面磁化电流密度i。解：顺磁铁磁质抗磁质×因管外磁场为零，取图示的回路根据：××...则：又：例3一半径为R的介质球，均匀磁化后其磁化强度为M，方向如图，求介质球面上某点的磁化面电流密度和全面磁化电流产生的磁矩。解，任意位置的磁化

5、面电流密度：方向如图(2)总磁化电流产生的磁矩？取如图所示的电流圆环，其磁化电流为：电流圆环的磁矩为：总的磁矩为：对称场有磁介质时,求“B”时，只需将的0即可。总结：求磁场的解题一般步骤：由I传注：毕—萨定律有：真空介质空间例如：无限长载流直导线真空中磁场无限长直导线周围充满介质时物质方程1.磁化曲线实验装置：环形螺绕环，用铁磁质充满环内空间。②实验测量B由（1）铁磁质的r不是个常数,它是H的函数——非线性磁介质。四、铁磁质实验原理：①根据安培定理由通有的传导电流得在螺绕环磁隙处测量B③得出曲线结论(Fe

6、rromagnetism)★交换力:电子之间的交换作用使其在自旋磁矩平行排列时能量较低,这是一种量子效应。★磁畴:原子间电子交换耦合作用很强,使其自旋磁矩平行排列形成磁畴。铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩2.铁磁质磁性的起因——表现出自发磁化区域磁畴H铁磁体r>>1，且比顺磁磁导率大5-6个量级。B的变化落后于H，从而具有剩磁——磁滞效应1º起始磁化曲线2º剩磁Br饱和磁感应强度BS3º矫顽力HC★磁滞回线实验：巴克豪森效应。注意：铁磁态只存在于某个临界温度TC（居里温度）以下，存在铁磁—顺磁相变。TC铁磁态顺磁

7、态皮埃尔·居里物理原理？r大，(起始磁化率大)饱和磁感应强度大应用：变压器、继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。特点：矫顽力(HC)小；磁滞回线的面积窄而长；损耗小（H~B面积小）。纯铁、坡莫合金(Fe，Ni)、硅钢等。如：BH软磁材料——矫顽力小硬磁材料——矫顽力大BH钨钢、碳钢、铝镍钴合金如：根据矫顽力的大小将铁磁材料分类：3.铁磁质的分类矫顽力(HC)大，剩磁Br大磁滞回线的面积大，损耗大。应用：于做永磁铁，耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。硬磁材料特点：BH矩磁材料Br=BS，HC不大，磁滞回线

8、是矩形，用于记忆元件。锰镁铁氧体、锂锰铁氧体特点：如：BH+B态，–B态，可做为二进制的两个态。现代汽车需要使用几十个小型永磁电动机和其它磁控机械元件。纳米磁性Globalmarketformagneticmaterialsthetotalin1999wasabout30b$.全球市场：300亿美元日立公司2005年新研制的10G微型硬盘M.Baibich,J.Broto