5有磁介质时的磁场.ppt

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1、磁矩受到磁力矩第五章有磁介质存在时的磁场磁介质(有分子原子结构的实物)概述电子绕轨有磁矩电子自旋有磁矩核子运动有磁矩磁矩无序变有序有序→产生附加场介质内磁场重分布:磁介质磁化的微观解释导出介质中安培环路定理和高斯定理§5.1磁介质(magneticmedium)一.磁介质内分子的磁矩介质分子原子…核:核磁矩电子:轨道磁矩自旋磁矩介质分子的磁矩等效为分子电流.(molecularcurrent).磁矩.原子核磁矩数值约为电子磁矩的千分之一，在研究介质磁性时，可以不予考虑。二.磁介质的磁化(magnetization)(一)顺磁质分子固有磁矩无外磁场时分子热运动磁矩乱取向对外无

2、磁性不完全顺磁质内磁场加强,顺磁质被磁铁所吸引有外磁场时磁化电流及其磁场铝,锰,氧等(二)抗磁质单电子的进动抗磁质内磁场减弱,抗磁质被磁铁所排斥分子感应磁矩铜,银,氢等(三)磁化强度矢量(magnetizationintensityvector)每个分子的磁矩↑对所有分子,磁矩排列的有序度↑磁介质被磁化的程度↑1.定义:单位:2.磁化强度与磁化电流的关系与闭合回路L所套连的磁化电流为磁介质内部磁化体电流的面密度为宏观小微观大的体积元设由于磁化而与套连的分子电流为,则磁介质表面磁化面电流的线密度为对各向同性均匀线性磁介质:引入一个辅助矢量!!如何求磁介质内各点的总磁场?比如：

3、如何用环路定理求磁介质内的磁场?思考：(二)对各向同性均匀线性磁介质:磁介质的磁性能方程二.有磁介质存在时的磁场定理(一)的环路定理:(二)磁场的Gauss定理:§5.2有磁介质存在时的磁场一.磁场强度(mageneticintensity)(一)定义:三.磁场的边界条件①磁场高斯定律②环路定理③介质磁性能方程切向分量不连续连续连续不连续法向分量1.边界两侧线条数相等;2.在界面上线发生折射;线条数相等?线在界面上的折射()本次作业：5.6,5.7,§5.3铁磁质①④起始磁化曲线二.铁磁质的磁化特性(一)B-H非线性:线性→非线性→饱和μr非常数:(~)1→↑↑>>1,最大

4、值↓→~1(二)②利用两介质交界面上的法向分量连续条件，B可由霍尔探头测得;一.铁磁质研究的装置及方法：③“去磁”的方法磁滞回线(三)的值还与磁化历史有关BH不是单值关系矫顽力剩磁反复磁化→发热→能量损耗(磁滞损耗或“铁损”)—磁滞现象●,随H变化且与磁化历史有关(四)铁磁质不同于一般顺磁值主要在于：●存在剩磁现象●存在“居里点”温度Tc:T↑→M↓;T>Tc→失去铁磁性;(铁:Tc=767oC;镍:Tc=357oC)●可用幅值递减的高频磁场去磁三.铁磁质的磁化机制为什么铁磁质有这么大的磁性?(一)磁畴(magneticdomain)理论:铁磁质特殊的微观结构原子间“电子

5、自旋相互作用”磁畴形成许多自发均匀磁化的小区域线度:原子数:1012~1015用量子力学理论解释(二)用磁畴理论解释铁磁质的磁化一定区域电子的磁矩自发地取向一致②起始磁化:线性→非线性→饱和用晶粒结构、磁畴体积和磁化方向解释①未磁化前③剩磁和矫顽力⑤消磁方法:震动,加热,交流电④磁滞损耗四.铁磁质的分类及其应用(一)软磁材料(二)硬磁材料(三)矩磁材料特征:磁滞回线“瘦”；用途:交变电磁场中纯铁,硅钢,坡莫合金(铁78%+镍22%)等特征:磁滞回线“胖”；用途:制造永磁体铁、钴、镍的合金等特征:磁滞回线“矩形状”；用途:制造存储元件硬磁材料中的特例.[例1]一均匀密绕细螺绕

6、环,n=103匝/米,I=2安,充满=510-4特·米/安的磁介质.求:磁介质内的【解】①沿切向;此磁介质是铁磁质;取环路L如图,在L上各点:②大小相等.铁磁质作铁心可以大大加强磁场的环路定理应用包围芯导体介质面上的总磁化电流[例2]同轴电缆的芯是半径为R的导体圆柱，有电流强度I均匀流过芯截面，并沿导电外壁流回。设芯和外壁间是磁导率为μ的均匀磁介质，求（1）磁介质中的磁感应强度和磁化强度矢量；（2）紧贴芯导体的磁介质中的磁化电流。【解】（1）应用的环路定理（2）紧靠芯导体表面的磁化强度矢量[例3]简单磁路(magneticcircuit)令:磁通势磁阻“磁导率”一词的由

7、来磁力线沿铁走,也可以解释为:铁的磁阻率<<空气磁阻率电介质(绝缘体)磁介质(有分子原子结构的实物)抗磁质顺磁质.铁磁质.*超导体.磁介质与电介质的规律、公式对照表有极分子电介质无极分子电介质极化磁化本次作业：5.11,5.12第五章结束