磁介质中的恒定磁场lgy

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1、第12章磁介质中的恒定磁场12.1磁介质及其磁化12.2磁介质中的高斯定理和安培环路定理12.3铁磁质12.1.1磁介质及其分类能与磁场发生相互作用的物质磁介质(magneticmedium)：被极化附加电场外场极化电荷电介质磁介质被磁化附加磁场外场磁化电流？磁介质中磁场：定义：相对磁导率(relativepermeability)设外场磁感强度为，介质磁化后附加磁场为12.1磁介质及其磁化削弱外场如：真空螺线管的磁场：则，介质螺线管的磁场：——介质磁导率(permeability)磁介质分类：弱磁性介质强磁性介质超导材料顺磁质(paramagnet)抗磁质(diamagneticma

2、terial)铁磁质(ferromagnetics)r=0B=0完全抗磁性磁介质r>1,B>B0,B与B0同向r<1,B>1,B>>B0,B与B0同向12.1.2分子磁矩和分子附加磁矩1.分子磁矩(molecularmagneticmoment)2.分子附加磁矩分子或原子中各电子绕核运动和自旋运动等效于“分子电流”,分子电流的磁矩称为“分子磁矩”，表示为。分子磁矩+--各原子磁矩+-+（为电子轨道磁矩）忽略电子自旋，考察磁场对电子轨道磁矩的作用。+-电子反向运动+-结论：附加磁矩总是与外磁场反向对于整个分子，附加磁矩电子在外磁场中的旋进产生与方向相

3、反的附加磁矩无外磁场时：顺磁质抗磁质12.1.3抗磁质和顺磁质的磁化机理在外磁场中：顺磁质:B+-++--磁矩转向外场方向,则附加磁矩与外场方向相反，且故附加磁场方向与外磁场方向相同。——分子固有磁矩取向极化+B+B在外磁场中，每个运动电子都要产生与外磁场方向相反的附加磁矩，分子附加磁矩为附加磁矩与外场方向相反故附加磁场方向与外磁场方向相反。12.1.4磁化强度矢量与磁化电流1)磁化强度(magnetization)——反映磁化程度强弱的物理量抗磁质：定义：单位体积内分子磁矩的矢量和。单位：安培·米-1(A·m-1)顺磁质:抗磁质：方向与外磁场方向相同。方向与外磁场方向相反。分子附加磁

4、矩是抗磁质磁化的唯一原因。2）磁化电流(magnetizationcurrent)介质磁化的宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这种电流称为“磁化电流Is”。I0IS磁化电流与传导电流的区别：磁化电流是分子内电荷运动一段段接合而成，不同于传导电流的电荷定向运动，又称束缚电流，其磁效应与传导电流相当，但不产生热效应。磁化面电流密度：分子磁矩的矢量和：磁化强度在数值上等于磁化电流面密度，两者关系由右螺旋法则确定。可以推知：磁化强度的环流为12.2.1磁介质中的高斯定理磁介质中磁场：由磁化电流产生的微观机理可知：磁化电流与传导电流在产生磁场方面等效。12.2.2磁介质中的安培环路定理I0

5、IS如图取L回路12.2磁介质中的高斯定理和安培环路定理定义：磁场强度(magneticfieldintensity)：单位：A·m-1磁介质中安培环路定理：磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于闭合回路所包围的传导电流的代数和，而在形式上与磁介质中的磁化电流无关。分析：（1）只与穿过L的传导电流代数和有关（2）对各向同性磁介质：磁化率由介质相对磁导率介质磁导率在真空中：例为了测试某种材料的相对磁导率,常将材料做成横截面为圆形的螺绕环芯子,设环上绕有线圈200匝,平均围长0.1m,横截面积为510-5m2,当线圈内通有电流0.1A时用磁通计测得穿过横截面积的磁通量为610-5Wb,试计

6、算该材料的相对磁导率。截面磁场近似均匀解：选如图所示的安培环路12.3.1铁磁质的特点高：B随H迅速增长，平均斜率比非铁磁质大得多。非线性：B和H呈非线性关系，单值关系，非恒量。磁滞(hysteresis)：B的变化落后于H的变化。存在居里点：临界温度时，失去铁磁性成为顺磁质。铁：T=1040K镍：T=631K13.3.2铁磁质的磁化特性磁滞回线实验：铁磁质芯的螺线管，通以电流I改变I，测量H值和B值，画出B—H曲线Video铁磁质磁化12.3铁磁质由画出曲线磁导率曲线：B—H曲线分析-HsHsOabcdefHBOa：起始磁化曲线Hs：饱和磁场强度Br：剩余磁感应强度Hc：矫顽力(

7、coerciveforce)磁滞效应：磁感应强度B变化跟不上磁场强度H的变化。磁滞损耗：材料热效应大小与磁滞回线面积成正比。O12.3.3铁磁材料按磁滞回线分类BHOBHO软磁材料磁滞损耗小，容易磁化，容易退磁，适用于交变磁场。如制造电机，变压器等的铁芯。硬磁材料磁滞损耗较大，不易磁化，不易退磁，适合于制造永磁体BHO矩磁材料适合于制作记录磁带及计算机的记忆元件。12.3.4磁畴B磁畴体积：10-12~10-8m3包含原子：1017~1021个