第六章磁介质

1、第六章 磁介质1电磁学电磁学多媒体教学课件多媒体教学课件西安电子科技大学理学院西安电子科技大学理学院第六章 磁介质2第六章第六章 磁介质磁介质1 分子电流观点分子电流观点2 介质的磁化规律介质的磁化规律3 磁场的能量和能量密度磁场的能量和能量密度第六章 磁介质31 分子电流观点分子电流观点一一 磁介质的磁化磁介质的磁化1. 1. 磁介质的磁化机理磁介质的磁化机理每个分子等效一个圆电流每个分子等效一个圆电流pppmmlms00顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质pm0磁畴磁畴mp轨道角动量轨道角动量对应的磁矩对应的磁矩自旋角动量自旋角动量对应的磁矩对应的磁矩铁磁质铁磁质第六章 磁介质41 分子电流观点分子电

2、流观点 由于分子磁矩的取向一致由于分子磁矩的取向一致 考虑到它们相对应的分子电流考虑到它们相对应的分子电流如如 长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质将被均匀磁化长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质将被均匀磁化B均匀磁场均匀磁场螺线管截面螺线管截面mpI2. 磁化强度磁化强度VpMimiVlim0磁化强度与磁化电流磁化强度与磁化电流的关系：的关系：LlMInMjd第六章 磁介质51 分子电流观点分子电流观点二二 磁介质内的磁感应强度磁介质内的磁感应强度B BBo 有磁介质时的总场是有磁介质时的总场是传导电流产生传导电流产生与介质有关的电流产生与介质有关的电流产生介质的相对磁导率介质的相对磁导率顺

3、磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质rBB0111rrr在介质均匀充满磁在介质均匀充满磁场的情况下场的情况下第六章 磁介质61 分子电流观点分子电流观点三三 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理有磁介质时的安培环路定理和高斯定理设：设：I0 传导电流传导电流I 磁化电流磁化电流)(00内内IIlBLdlMILd000内磁介磁介质质I 内00)(IlMBLdMBH0定义定义I0L1. 安培环路定理安培环路定理第六章 磁介质71 分子电流观点分子电流观点得：得：LIlH内0dH 的单位：的单位：真空：真空：00 BHM ，。 A/m410Oe13 奥斯特奥斯特 Oe（SGSM）A/m （ SI ）；）

4、；MBH0磁场强度磁场强度内00)(IlMBLd的环路定理的环路定理H第六章 磁介质81 分子电流观点分子电流观点各向同性线性磁介质各向同性线性磁介质MBH0HBr0HB HMr）（1r 0 磁导率磁导率令令则有则有将将代入代入得得2. 高斯定理高斯定理0 SBSd该结论对传导电流或介质中的磁化电流都适用。该结论对传导电流或介质中的磁化电流都适用。第六章 磁介质91 分子电流观点分子电流观点解：由安培环路定理解：由安培环路定理iiIl dH内 l dHIrHHdl2rIH2rIHBrr200rI 例：一根长直单芯电缆的芯是一根半径为例：一根长直单芯电缆的芯是一根半径为R R的金属导体，它的金属

5、导体，它和导电外壁之间充满相对磁导率为和导电外壁之间充满相对磁导率为 r r的均匀介质。今有电流的均匀介质。今有电流I I均匀地均匀地流过芯的横截面并沿外壁流回。求磁介质中磁感应强流过芯的横截面并沿外壁流回。求磁介质中磁感应强度的分布度的分布。第六章 磁介质102 介质的磁化规律介质的磁化规律一一 磁化率和磁导率磁化率和磁导率各向同性线性磁介质各向同性线性磁介质HHMrm1m介质的介质的磁磁化率化率介质的相对磁导率介质的相对磁导率顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质rBB0111rrr在介质均匀充满磁场的情况下在介质均匀充满磁场的情况下第六章 磁介质112 介质的磁化规律介质的磁化规律二二 顺

6、磁质和抗磁质顺磁质和抗磁质0BBB无外磁场无外磁场顺顺 磁磁 质质 的的 磁磁 化化分子圆电流和磁矩分子圆电流和磁矩mI0B有外磁场有外磁场sI第六章 磁介质122 介质的磁化规律介质的磁化规律qv0B0,B 同同向时向时qv0,B 反反向时向时0B无外磁场时抗磁质分子磁矩为零无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 0m0BBB抗磁质内磁场抗磁质内磁场FmFmmm抗磁质的磁化抗磁质的磁化第六章 磁介质132 介质的磁化规律介质的磁化规律三三 铁磁质铁磁质存在一些小的均匀区域，存在一些小的均匀区域，同一磁畴内分子的磁矩同一磁畴内分子的磁矩的取向近似相同。的取向近似相同。磁化的过程中各磁畴的磁矩朝磁场方向取

7、向，磁化的过程中各磁畴的磁矩朝磁场方向取向，因而表现出很强的磁效应因而表现出很强的磁效应铁、钴、镍、镝等物质铁、钴、镍、镝等物质1. 铁磁质结构铁磁质结构这些小的区域称为这些小的区域称为磁畴。磁畴。第六章 磁介质142 介质的磁化规律介质的磁化规律测量测量B B与与H H的关系的关系2. 2. 磁滞回线磁滞回线csr.crB.BH磁磁 滞滞 回回 线线cHabcdefgo磁滞现象：磁滞现象：B 滞后于滞后于 H 的变化的变化sBrBNR=2 HI根据电流的测量再由式根据电流的测量再由式可得到可得到H 第六章 磁介质152 介质的磁化规律介质的磁化规律磁磁 滞滞 回回 线线csr.crB.BHa

8、bcdefgo铁磁质磁化过程中要消耗铁磁质磁化过程中要消耗能量，此能量称为磁滞损耗能量，此能量称为磁滞损耗实验上发现沿磁滞线经历实验上发现沿磁滞线经历磁滞回线所围的面积磁滞回线所围的面积成正比。成正比。一次循环磁滞损耗与一次循环磁滞损耗与第六章 磁介质16不是一个常量，它的值不不是一个常量，它的值不 仅决定于原线圈中仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 1）磁导率磁导率HB，rBHrHB 和和H 不是线性关系。不是线性关系。2 介质的磁化规律介质的磁化规律3） 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。2） 有很大的磁导率。放入

9、线圈中时可以使磁场增强有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强倍。倍。10102 24 4第六章 磁介质172 介质的磁化规律介质的磁化规律应用：硅钢片，作变压器的铁芯。铁氧体应用：硅钢片，作变压器的铁芯。铁氧体（非金属）作高频线圈的磁芯材料。（非金属）作高频线圈的磁芯材料。矩磁材料：作计算机中的记忆元件。矩磁材料：作计算机中的记忆元件。特点：磁导率大，矫顽力小，磁滞回线窄。特点：磁导率大，矫顽力小，磁滞回线窄。 1 1）软磁材料）软磁材料特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大，特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大， 磁滞回线宽。磁滞回线宽。2 2）硬磁材料）硬磁材料应用：作永久磁铁，永磁喇叭应用：作永久磁铁，永磁喇叭第六章 磁介质183 磁场的能量和能量密度磁场的能量和能量密度一、载流自感线圈所储存的能量一、载流自感线圈所储存的能量1 1、载流自感线圈储存能量的实验验证、载流自感线圈储存能量的实验验证载流自感线圈确实储存载流自感线圈确实储存了能量。了能量。2 2、储能公式、储能公式IRdtdILRIdtdILII2RdtILIdIIdt2tItRdtILIdIIdt0200221LIWm第六章 磁介质191 1、磁场能量的概念：磁场具有能量。这是磁场、磁场能量的概念：磁场具有能量。这是磁场物质性的体现。物质性的体现。2 2、磁场