7-9 磁场中的磁介质jia.ppt

第9节磁介质 难点 第一节 磁介质 能与磁场产生相互作用的物质 磁化 物质受到磁场的作用产生磁性的现象 1 磁介质 真空时 加入介质后 空间总磁场 附加磁场 介质的磁化 磁导率 介质的磁化及相对磁导率 磁介质的分类 磁介质的分类及举例 锰 镉等 汞 铋等 2 抗磁质与顺磁质的磁化 分子磁矩 若把分子看成一个整体 这种分子电流具有的磁矩 称为分子固有磁矩或称分子磁矩 用m Pm 表示 矢量和 在圆电流内部 磁矩方向与等效电流产生磁场的方向相同 圆电流的磁力线 顺磁质磁化微观机制 介质的分子磁矩 分子中的电子自旋和绕核运动形成的电子磁矩的矢量和 无外场 磁矩随机取向 相互抵消 1 顺磁质的磁化微观机制 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 抗磁质内磁场 抗磁质的磁化 2 抗磁质的磁化微观机制 外加磁场产生感应电场 使得电子加速或者减速 但运动半径不变 抗磁质的磁化 抗磁质的磁化微观机制 1 考虑电子轨道角动量方向与磁场方向相同的情况 在磁感应强度从0变到B0的过程中 外加磁场产生感应电场 使得电子加速 但运动半径不变 可严格证明 电子做轨道运动的速度增加 这种情况下产生一个附加磁场 附加磁场的B与B0相反 2 电子轨道角动量方向与磁场方向相反时 分析可知也会产生一个附加磁场 附加磁场的B与B0相反 3 磁化强度 定义 磁化强度越强 反映磁介质磁化程度越强 单位 二 磁介质中的安培环路定理 1 磁化电流的产生 2 磁化强度与磁化电流的关系 3 介质中磁场的安培环路定理 以充满顺磁质 均匀磁介质 的长直载流螺线管为例 磁化电流 表面形成磁化电流 束缚电流 1 磁化电流与磁化电流密度 内部分子电流抵消 js 沿轴线单位长度上的磁化电流 磁化面电流密度 2 磁化强度与磁化电流的关系 以载流长直螺线管为例 管内充满均匀顺磁质 Is 磁化电流 js 沿轴线单位长度上的磁化电流 磁化电流面密度 按定义 磁化强度M在量值上等于磁化电流面密度 3 磁介质中的安培环路定理 A C D B 磁化率 磁场强度 引入辅助量H 且令 1 在各向同性的均匀磁介质 非铁磁介质 中 磁化强度与磁场强度具有线性关系 各向同性磁介质 相对磁导率 磁导率 例1有两个半径分别为和的 无限长 同轴圆筒形导体 在它们之间充以相对磁导率为的磁介质 当两圆筒通有相反方向的电流时 试求 1 磁介质中任意点P的磁感应强度的大小 2 圆柱体外面一点Q的磁感强度 解 同理可求 第三节 比较 15 3铁磁性 一 磁化曲线 2 感应电动势法或用小线圈在缝口处测量B B H磁滞回线 1 励磁电流I 用安培定理计算可得H 在真空中 原理 2 磁滞回线 1 剩磁 剩余磁化强度Residualmagnetization 2 coerciveforcen 抗磁力 矫顽 磁 力 磁滞回线 磁滞回线 B的变化落后于H 从而具有剩磁 即磁滞效应 每个H对应不同的B与磁化的历史有关 磁滞回线 不可逆过程 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比 铁磁体于铁电体类似 在交变场的作用下 它的形状会随之变化 称为磁致伸缩 10 5数量级 它可用做换能器 在超声及检测技术中大有作为 铁磁质磁化微观机制 铁磁质的磁化微观机制 磁畴 magneticdomain 铁磁质中存在的自发磁化的小区域 线度 10 4m 在一个磁畴中 约有1012 1015个原子 所有这些原子的磁矩 铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩 可以不靠外磁场而通过一种量子力学效应 交换耦合作用 取得一致方向 续14 铁磁质的磁化微观机制 续 磁滞现象及剩磁 是因磁化时磁畴相互摩擦发热 使过程不可逆 铁磁质的居里点 铁磁质的居里点 铁磁质被加热达到某一临界温度时 便会失去自己的特性而成为顺磁质 这一临 界温度称为 居里点 2 4 1 3 6 0 K 钴 铁 鎳 1 1 4 K 3 1 K 3 有剩磁 磁饱和及磁滞现象 2 有很大的磁导率 放入线圈中时可以使磁场增强102 104倍 4 温度超过居里点时 铁磁质转变为顺磁质 1 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 B和H不是线性关系 铁磁质的特性 常见的铁磁材料 三类常见的铁磁材料及其磁滞回线形态 1 剩磁 剩余磁化强度Remanence rem n ns Residualmagnetization2 临界点Criticalpoint 居里点 Curiepoint 铁磁性