磁介质061.ppt

11章磁场中的磁介质 11 1介质的磁化 B 0 传导电流的磁场 11 1介质的磁化 B 0 B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 11 1介质的磁化 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 11 1介质的磁化 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 11 1介质的磁化 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 一 磁介质的分类 11 1介质的磁化 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 B 0 B 与 同向 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 B 0 B 与 同向 B 0 B 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 B 0 B 与 同向 B 0 B r 1 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 抗磁质 B 0 B 与 同向 反向 B 0 B 与 B 0 B r 1 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 抗磁质 B 0 B 与 同向 反向 B 0 B 与 B 0 B B 0 B r 1 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 抗磁质 B 0 B 与 同向 反向 B 0 B 与 B 0 B B 0 B r r 1 1 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 抗磁质 铁磁质 B 0 B 与 同向 反向 B 0 B 与 B 0 B B 0 B r r 1 1 B 0 B 与 同向 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 抗磁质 铁磁质 B 0 B 与 同向 反向 B 0 B 与 B 0 B B 0 B B 0 B r r 1 1 B 0 B 与 同向 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 B 0 B B 传导电流的磁场 介质磁化所产生的附加磁场 介质中的合磁场 B 0 B B 顺磁质 抗磁质 铁磁质 B 0 B 与 同向 反向 B 0 B 与 B 0 B B 0 B B 0 B r r r 1 1 1 B 0 B 与 同向 11 1介质的磁化 一 磁介质的分类 相对磁导率 二 顺磁质及其磁化 p 顺磁质分子的固有磁矩不为零 即 m 0 e p m 二 顺磁质及其磁化 p 顺磁质分子的固有磁矩不为零 即 m 0 无外磁场作用时 由于分子的热运动 分子磁矩取向各不相同 整个介质不显磁性 e p m 分子磁矩 二 顺磁质及其磁化 有外磁场时 分子磁矩要受到一个力矩 B 0 M p m B M p m 的作用 使分子磁矩转向外磁场的方向 M 分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致 B 顺磁质磁化结果 使介质内部磁场增强 即 B 0 B 分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致 B 三 抗磁质的磁化 抗磁质分子的固有磁矩为零 分子中各电子的磁效应相互抵消 三 抗磁质的磁化 B 0 p m M 的方向为 e L p m M B p m M 三 抗磁质的磁化 B 0 p m e L p m M 角动量的增量方向为 L 三 抗磁质的磁化 B 0 p m 由于 M L 只能改变 L 的方向而不 L 的大小 e L p m L M 能改变 所以 M 三 抗磁质的磁化 B 0 p m e L p m L M 电子轨道进动方向 轨道作顺时针方向进动 若从上往下看 电子 由于 M L 只能改变 L 的方向而不 L 的大小 能改变 所以 M 三 抗磁质的磁化 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 L p m p m B 0 在外磁场作用下电子轨道的进动 电子轨道平面 等效电流方向 B 0 p m e L p m L M 电子轨道进动方向 由此产生等效的 逆时针方向的分子电流 三 抗磁质的磁化 等效电流方向 B 0 p m e L p m L M 电子轨道进动方向 轨道作顺时针方向进动 若从上往下看 电子 由此产生等效的 逆时针方向的分子电流 分子电流产生的附加磁矩方向和外磁场方向相反 三 抗磁质的磁化 分子电流所产生的附加磁矩方向和外磁场方向相反 附加磁矩产生的附加磁场和外磁场相反 分子电流所产生的附加磁矩方向和外磁场方向相反 附加磁矩产生的附加磁场和外磁场相反 所以抗磁质磁化结果使介质内部的磁场削弱 即 B 0 B 磁化结果 在外磁场作用下 分子电流运动会产生的附加磁矩 附加磁矩会产生的附加磁场 从而在磁介质表面形成磁化电流 对于顺磁质 1 磁化强度定义 是指分子磁矩 是指分子附加磁矩 四 磁化强度 方向与同 方向与同 方向与反 方向与反 对于抗磁质 磁化面电流密度 2磁化面电流密度之间磁化强度矢量与磁的关系 与磁化面电流密度成右手关系 磁化面电流 l 磁化面电流密度 单位长度上的电流 11 2有磁介质存在时的安培环路定理 有磁介质存在时的安培环路定理 管内是均匀磁介质 传导电流 真空中 磁介质中 l 所以有磁介质存在时的安培环路定理 磁感应强度 磁场强度 磁化强度间的普遍关系 实验规律 顺磁质 抗磁质的磁化率 材料温度 Kcm 10 5明矾 含铁 44830顺明矾 含铁 90213明矾 含铁 29366磁氧 液态 293152氧气2930 19质钠2930 72铀29340铝2932 2抗铋293 16 6磁水银293 2 9质银293 2 6铅293 1 8铜293 1 0 对均匀磁介质来说 都是常数 真空中 三 无限大均匀磁介质中磁场的毕 沙定律 适用范围顺或抗磁质 静电场与静磁场的比较 静电场 稳恒磁场 物理量 高斯定理 环路定理 性质方程 思考 铜的相对磁导率 r 0 9999912 其磁化率 m 它是磁性介质 解 所以它是抗磁性磁性介质 抗磁性 0 0000088 解 高斯定理 解题思路 环路定理 例 长直圆柱形直导线 外面包一层相对磁导率为的圆筒形磁介质导线的半径为 当导线内通有电流I时 求介质内外磁场强度和磁感应强度分布 以及与导体相邻的介质表面的束缚电流 假定是顺磁质 解 1 由安培环路定理 2 与I反向 与I同向 11 3铁磁质 铁磁质 铁 钴 镍 镝等物质 11 3铁磁质 0 5 10 15 20 磁强计 A 测量H 测量B的探头 霍尔元件 电阻 换向开关 电流表 螺绕环 铁环狭缝 铁磁质 铁 钴 镍 镝等物质 11 3铁磁质 测量磁滞回线的实验装置 从磁强计中可以测得B N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H 铁磁质的磁化规律 N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H B H o 铁磁质的磁化规律 a N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H B H b o 铁磁质的磁化规律 a N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H B H b o c 铁磁质的磁化规律 a N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H B H b o 初始磁化曲线 c s B 铁磁质的磁化规律 N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H B H s B a b c o 饱和磁感应强度 铁磁质的磁化规律 s N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H r B B B H a b c d o 铁磁质的磁化规律 s N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H r B B B H a b c d o 剩余磁感应强度 B r 铁磁质的磁化规律 s N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H r B B B H a b c d e o 铁磁质的磁化规律 s N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H r B B B H c H a b c d e o 矫顽力 铁磁质的磁化规律 N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H r B B H c H a b c d e f o 矫顽力 剩余磁感应强度 饱和磁感应强度 s B r B 铁磁质的磁化规律 c s r H B N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H r B B B H c H a b c d e f g o 矫顽力 剩余磁感应强度 饱和磁感应强度 s B r B 铁磁质的磁化规律 N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H 矫顽力 剩余磁感应强度 饱和磁感应强度 s B r B 磁滞回线 c s r H B N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H r B B B H 磁滞回线 c H a b c d e f g o 矫顽力 剩余磁感应强度 饱和磁感应强度 磁滞现象 H滞后于B的变化 s B r B c s r H B N R 2 H I 从磁强计中可以测得B 根据电流的测量再由式 可得到H c H r B B B H 磁滞回线 c H a b c d e f g o 矫顽力 剩余磁感应强度 饱和磁感应强度 磁滞现象 H滞后于B的变化 s B r B 铁磁性的起因 磁畴的大小 形状不一 大致说来 每个磁畴约含个原子 每个磁畴都有一定的磁矩 由电子自旋磁矩自发取向一致产生 与电子的轨道运动无关 铁磁质内存在许多自发磁化的小区域 称为磁畴 居里点实验发现 当温度升高到一定程度时 铁磁物质转化为顺磁质 并把开始转化的这一温度称为居里点 例如 铁的居里点是1043K 2 高值有很大的磁导率 放入线圈中时可以使磁场增强 3 磁滞有剩磁 磁饱和及磁滞现象 铁磁质的特性 1 非线性B和H不是线性关系 磁导率不是一个常量 它的值不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 不成立 磁性材料 特点 磁导率大 矫顽力小 磁滞回线窄 特点 剩余磁感应强度大 接近饱和磁感应强度 矫顽力小 磁滞回线接近于矩形 软磁材料 硬磁材料 矩磁材料 特点 剩余磁感应强度大 矫顽力大 磁滞回线宽 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 应用 作永久磁铁 永磁喇叭 应用 作计算机中的记忆元件 课外读物 磁悬浮 磁悬浮的原理常见的磁悬浮类型技术难点发展方向中国的磁悬浮列车参考网站 日本的超导磁悬浮列车 常导磁悬浮列车 德国 中国的磁悬浮列车 电介质中的高斯定理 磁介质中的安培环路定理 小结 相对电容率 相对介电常数 间关系 间关系 介电常数 均匀磁化球的B线和H线 深入