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 pm 0 对于真空 M 0 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 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 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 B H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 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B 0 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 铁磁质磁化的磁滞现象动画示意 饱和 剩磁 矫顽力 铁磁质磁化微观机制 铁磁质的磁化微观机制 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 H 0 H H H H 铁磁质的居里点 铁磁质的居里点 钴铁镍1413K1042K631K 常见的铁磁材料 H B O H B O H B O 软磁材料 硬磁材料 矩磁材料 矫顽力小