《磁场中的磁介质》PPT课件.ppt

1 2005年春季学期陈信义编 第9章磁场中的磁介质 电磁学 第三册 2 目录 演示实验 巴克豪森效应 磁滞回线 居里点 3 9 1磁介质对磁场的影响 相对磁导率 4 介质的磁性 5 9 2分子的磁矩 1 电子的轨道磁矩 2 电子自旋磁矩 S 自旋角动量 L 轨道角动量 6 3 磁矩的量子化 角动量是量子化的 其取值只能是普朗克常数的整数或半奇数倍 磁矩 轨道 自旋磁矩 和角动量成正比 因此 磁矩也是量子化的 7 5 分子的固有磁矩 所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 分子电流模型 经典电磁学 用圆电流等效固有磁矩 4 原子核的磁矩等于核磁子的整数倍 原子核的磁矩可以忽略 8 1 顺磁介质 9 3磁介质的磁化 分子具有固有磁矩 固有磁矩趋向外磁场方向 表面出现束缚 磁化 电流 加强磁场 一 磁化的机制 9 2 抗磁介质 但是 电子磁矩在外磁场力矩作用下进动产生和外磁场反向的感生磁矩 分子固有磁矩 电子轨道 自旋磁矩的矢量和 为零 出现反向的表面束缚电流 减弱磁场 10 感生磁矩和外磁场反向 减弱磁场 感生磁矩的解释 磁矩进动 11 但感生磁矩 固有磁矩 所以 顺磁介质的抗磁性被顺磁性掩盖 顺磁介质也有抗磁性 3 铁磁质 电子自旋磁矩自发平行排列 形成磁性很强的磁化区域 磁畴 强磁场 12 二 磁化强度矢量 描述介质磁化的程度 13 1 束缚电流面密度 总磁矩 束缚电流面密度 三 束缚电流的计算 14 表面外法线单位矢量 考虑束缚电流的方向 束缚电流面密度 15 与dl铰链 套住 的束缚电流 2 束缚电流体密度 16 证明 凡中心在斜柱体内的束缚电流都与dl铰链 17 L包围的总束缚电流 例 均匀磁场均匀介质 束缚电流体密度 均匀磁场中均匀介质无体束缚电流 18 9 4H的环路定理 磁化电流 极化电流 19 由安培环路定理 移项得 20 定义磁场强度矢量 21 H的环路定理 传导电流密度 稳恒情况 位移电流 密度 微分形式 22 稳恒情况的H环路定理 微分形式 23 24 有磁介质时计算磁场的分布 H 对称性分析 M 教材P297 298例9 1 9 2 B 25 用B的高斯定理证明 静磁场的界面条件 1 在两介质的分界面上B的法向分量连续 H的法向分量突变 26 2 在两介质的 无传导电流 分界面上H的切向分量连续 B的切向分量突变 用H的环路定理证明 27 B线在界面上的 折射 28 静磁屏蔽 部分磁屏蔽 29 30 静电场和静磁场的比较 31 9 5铁磁介质 2 磁化规律 B与H间的关系 铁磁质 32 1 起始磁化曲线 33 在一个循环磁化过程中 单位体积磁滞损耗的能量与磁滞回线的面积成正比 2 磁滞回线 34 3 铁磁体分类 软磁材料 磁滞损耗小 交变磁场中的铁芯 矩磁材料 记忆 元件 硬磁材料 矫顽力和剩磁大 永磁体 演示实验 磁滞回线 35 3 铁磁介质磁化机理 磁畴 Magneticdomain 电子自旋磁矩自发平行排列形成自发磁化区域 10 12 10 8m3 含1017 1021个原子 磁化强度非常大 磁滞的解释 掺杂 内应力 耗散 畴壁位移 和 磁矩取向 过程不可逆 磁致伸缩 畴壁位移和磁矩取向 改变晶格间距 体积 居里点 温度T TC 磁畴瓦解 铁磁质 顺磁质 演示实验 居里点 演示实验 巴克豪森效应