磁化强度和磁化电流.ppt

12-2 磁化强度、磁化电流 一、用磁化强度来描写磁化的强弱。 1.定义：单位体积内分子磁矩的矢量和 对顺磁质，pm可以忽略；对于抗磁质， pm0，对于真空，M0 。 2.磁化强度随磁场增强而增大 对顺磁质、抗磁质均如此 单位：A/m 二、介质表面出现磁化电流 顺磁质抗磁质 二、磁化电流 磁化面电流 单位体积磁矩 则该段磁介质中总的磁矩为 磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所 包围的面积的总磁化电流。 12-3 磁介质中的磁场 磁场强度 有磁介质后，空间任一点的磁场 B0 - 传导电流产生的磁场 B - 磁化电流产生的磁场 出现“欲求 B 需先知道 B”的问题， 为此 引入一辅助的物理量：磁场强度 。 在磁场中任取一环路 L，它套住的电流 有：传导 电流和磁化电流。由安培环路定理： 其中：I为传导电流，IS为磁化电流 又因 安培环路定理可写成 令磁场强度 表明：磁场强度矢量的环流和传导电流I有关， 而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单 位制中是A/m. 磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意 闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的 代数和，而与磁化电流无关。 实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质 中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。 式中 只与磁介质的性质有关，称为磁介质 的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的， 它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空 间位置的函数。 相对 磁导 率 磁导 率 值得注意： 为研究介质中的磁场提供方便而不 是反映磁场性质的基本物理量， 才是反映磁场性质 的基本物理量。 的关系 为介质的磁化率 均匀磁介质 非均匀 顺磁质 无磁质 其中： 磁导率 抗磁质 相对磁导率 有磁介质时磁场的计算 解：在环内任取一点， 过该点作一和环同心、 半径为 的圆形回路。 式中 为螺绕环上线圈 的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各 点的磁感应强度的大小相等，方向都沿切线。 例12-2 在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质， 已知螺绕环中的传导电流为I，单位长度内匝数n，环的横 截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和 磁导率分别为和r。求环内的磁场强度和磁感应强度。 解： 当环内是真空时 当环内充满均匀介质时 例12-2 在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已 知螺绕环中的传导电流为I，单位长度内匝数n，环的横截 面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁 导率分别为和r。求环内的磁场强度和磁感应强度。 例12-3 如图所示，一半径为R1的无限长圆柱体（ 导体 0 ）中均匀地通有电流I，在它外面有半径为 R2的无限长同轴圆柱面，两者之间充满着磁导率为的 均匀磁介质，在圆柱面上通有相反方向的电流I。试求 （1）圆柱体外圆柱面内一点的磁场；（2）圆柱体内 一点磁场；（3）圆柱面外一点的磁场。 解 （1）当两个无限长的同轴圆柱 体和圆柱面中有电流通过时，它们 所激发的磁场是轴对称分布的，而 磁介质亦呈轴对称分布，因而不会 改变场的这种对称分布。设圆柱体 外圆柱面内一点到轴的垂直距离是 r1，以r1为半径作一圆，取此圆为积 分回路，根据安培环路定理有 III R1 R2 r2 r1 r3 （2）设在圆柱体内一点到轴的垂直距离是r2，则 以r2为半径作一圆，根据安培环路定理有 式中 是该环路所包围的电流部分，由此得 由B H，得 （3）在圆柱面外取一点，它到轴的垂直距离 是r3，以r3为半径作一圆，根据安培环路定理,考 虑到环路中所包围的电流的代数和为零，所以得 即 或 12-5 铁磁质 一、铁磁质的特征 1. r 1，产生特强附加磁场B； 2. r与磁化的过程有关，关系为非线性，即 不是常量，与H有复杂的函数关系； 3. 磁滞现象， H随外场而变，它的变化落后于外磁场 的变化，外场消失后，磁性仍能保持； 4. 居里温度，一定的铁磁材料存在一特定的临界温度 ，称为居里点，当温度在居里点以上时，它们的磁导 率和磁场强度H无关，这时铁磁质转化为顺磁质。 二 、磁化曲线 BH和H曲线是非线性关系 H曲线也叫起始磁化曲线 max 饱和磁感强度 O M N P O O 三、磁滞回线 由于磁滞，当磁场强度 减小到零（即H=0）时，磁 感强度B0，而是仍有一定 的数值Br，叫做剩余磁感强 度(剩磁)。 当外磁场由+Hm渐减小 时，磁感强度B并不沿起始 曲线0P 减小 ，而是沿PQ 比较缓慢的减小，这种B的 变化落后于H 的变化的现 象，叫做磁滞现象，简称 磁滞。 随着反向磁场的增加 ，逐渐减小，当H=-Hc时 ，等于零，剩磁消失， Hc叫做矫顽力，表示铁磁 质抵抗去磁的能力。 磁滞效应损耗能量与磁滞回线的面积成正比 铁磁质的磁滞现象 铁磁质磁化微观机制 各磁 畴磁化 方向混 乱，整 体不显 磁性. 磁畴的自发磁化 方向与外场方向相 同或相近的磁畴体