磁性2-1(磁介质)ppt课件

,一.磁介质的分类,：真空中的磁感应强度,：磁介质磁化而产生附加磁场,磁介质中的磁感应强度为,12-1磁介质中的磁场,1,定义,-相对磁导率,根据r的不同，磁介质分为三类：,顺磁质：r1,即BB0，这是因与同向所致，如锰、铝、氧等,抗磁质：r1,即BB0，这是因为不但与同向，且比B0大得多，如钴、铁、镍等,顺磁质和抗磁质:,-弱磁性物质,铁磁质：r1,-强磁性物质,r110-51,3,定义,-磁化率,顺磁质：m0抗磁质：m0铁磁质：m很大,4,补充：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,5,3、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。,6,5、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。,7,二.顺磁质和抗磁质的微观解释,分子固有磁矩：分子中所有的电子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和,无外磁场作用时，抗磁质分子的固有磁矩为零，顺磁质分子的固有磁矩不为零,抗磁质分子顺磁质分子的区别：,8,1.抗磁质的微观解释,电子轨道磁矩：,外加磁场:电子的轨道运动受到磁力矩的作用,电子轨道运动角动量,9,dt时间内:,电子产生一个与进动相应的附加磁矩,-与反向,一个分子的附加磁矩,10,任一体积元中，大量分子的附加磁矩矢量和与外磁场反向，产生与外磁场方向相反的附加磁场,-抗磁性产生的机理,附加磁矩是产生抗磁性的唯一原因,11,2.顺磁质的微观解释,加外磁场后，固有磁矩在磁力矩作用下转向外磁场方向排列。外磁场越强，这样的排列越整齐,呈现出一个与外磁场同方向的附加磁场,-顺磁性产生的机理,12,分子固有磁矩转向是产生顺磁性的主要原因(分子附加磁矩可忽略不计),三.磁介质中的安培环路定律,13,磁介质表面出现磁化电流,顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方向一致，抗磁质则相反,14,以充满各向同性均匀顺磁质的螺绕环为例,因无磁介质时有,15,令,-磁介质的磁导率,令,-磁场强度,-磁介质中的安培环路定理,传导电流,单位为安培/米(A/m),16,四.的关系,磁化强度：磁介质单位体积内分子磁矩的矢量和，即,顺磁质：附加磁矩可忽略；,抗磁质：固有磁矩,17,证明束缚电流与磁化强度关系,设单位长度上的束缚电流为,沿Z方向磁化的介质体元,18,则，它产生的磁矩,介质侧面上的束缚电流强度,结论：介质中磁场由传导和束缚电流共同产生。,束缚电流密度,一般可证明:,19,实验表明，在各向同性磁介质中,20,例16半径为R1的无限长圆柱导体(0)，外有一半径为R2的无限长同轴圆柱面，两者间充满相对磁导率为r的均匀磁介质。设电流I从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。求磁场的分布。,21,解：作半径为r的圆周为积分回路L,L回路中所包围的电流,rR1：,22,R11：一般可达102104，最高可达106,随H而变化，即B与H之间是非线性关系,起始磁化曲线,31,磁滞现象,Br:剩余磁感应强度,Hc:矫顽力,磁滞回线,铁磁质有一临界温度Tc-居里点,工作温度高于Tc时，铁磁质将丧失其铁磁性而转化为顺磁质,32,2.铁磁质的微观解释磁畴：相邻原子中的电子自旋磁矩自发地平行排列，形成一个个小的自发磁化区,无外磁场：各磁畴磁化方向杂乱无章,-对外不显磁性,33,外加磁场磁场较弱：自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大，反之则逐渐缩小(畴壁运动),磁场较强：缩小着的磁畴消失，其它磁畴的磁化方向转向外场方向。外场越强，转向越充分。所有磁畴都沿外磁场方向排列时则达到饱和磁化状态,-磁性很强,34,去除外磁场：分裂成许多磁畴。由于掺杂和内应力等原因，磁畴