_20200518_15401928磁介质2for 2018-6-5

例密绕螺绕环的环芯是相对磁导率为mr的均匀介质，求它的自感系数，并与空心的情况比较.设螺绕环的半径R远大于线圈的半径，单位长度匝数为n，其中传导电流为If，,1,解由安培环路定律求出环芯的磁场强度故环芯内的磁感应强度为设环芯的截面积为S，则总磁通匝链数是此时螺绕环的自感系数是,2,例密绕螺绕环的环芯是相对磁导率为mr的均匀介质，求它的自感系数，并与空心的情况比较.设螺绕环的半径R远大于线圈的半径，单位长度匝数为n，其中传导电流为If，,有环芯时的自感系数L与空心时自感系数L0之比为,3,铁磁质的磁化规律（教材P259）,铁磁质属于非线性磁介质，其特点是：（1）B与H（或M与H）呈非线性而且是非单值关系；（2）存在“磁滞”(magnetichysteresis)现象；（3）有很高的磁化率cm，其数量级一般在102至106，甚至更高.（4）在某个临界温度Tc（即相变温度，或居里温度）以上，且无外加磁场时，铁磁质的磁性将消失.,4,磁场强度,铁磁质的磁化规律的测量,通过测量次级线圈的感应电流或感应电动势，可以计算出环芯截面上的磁通量，并由此计算出环芯上的磁感应强度B.,5,（1）起始磁化曲线（initialmagnetizationcurve），如下图的曲线ab.,6,在起始磁化曲线的起始点附近，相应的cI和mI分别称为起始磁化率和起始磁导率；磁化率和磁导率的最大值cM和mM分别称为最大磁化率和最大磁导率.,对于起始磁化曲线上任一点所对应的磁化状态，我们可以定义这状态下铁磁质的磁导率,7,(2)磁滞回线(magnetichysteressisloop)描述反复磁化过程的闭合曲线bcdefgb,剩余磁感应强度,矫顽力,8,可见：（1）H与B（或H与M）的关系不仅非线性，而且也是非单值的，也就是说，给出一个H值，不能唯一地确定B值（或M值），这与介质经历的磁化过程有关.（2）要使已磁化的铁磁质完全退磁（B=0，M=0）必须加一强度为Hc的反方向磁场.,9,软磁材料和硬磁材料软磁材料矫顽力Hc比较小，一般为10-3101奥斯特,，纯铁、硅钢、坡莫合金（铁镍合金）等就属于软磁材料.低频变压器、电动机的铁芯大多由硅钢、各种坡莫合金材料作成.,10,11,硬磁材料矫顽力Hc较大，一般为101104奥斯特,而且剩磁Br（Mr）也较大，磁化后能长久地保持较强的磁性，故又称为永磁体.碳钢、各种铁氧体等都属于硬磁材料.这类材料适宜用作产生稳恒磁场的磁体磁性元器件磁记录与磁读出的磁头.,12,电磁铁,螺绕环的半径R远大于线圈半径，单位长度匝数为n，其中传导电流为If，介质绝对磁导率为，缝隙宽度为d，求缝隙内的磁场强度H和磁感应强度B.,13,高斯定律安培环路定律,14,15,磁铁,螺绕环的半径为R远大于线圈半径，无传导电流，磁感应强度为B，介质绝对磁导率为，缝隙宽度为d，求磁场强度H.,16,高斯定律安培环路定律,17,此时，永磁体内H与B反向。,18,数字化磁记录与磁读出的基本原理,19,巨磁阻效应,1988年发现。2007年诺贝尔物理学奖。,1994年，IBM公司研制成功了巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度提高了17倍。,20,习题,P290：25,34，39补充作业见后面,21,22,半径为0.1m，横截面积为的铸钢圆环上绕有200匝线圈，当线圈电流为0.63A时钢环截面的磁通为，当电流增至4.7A时磁通增至，求该铸钢在两种情况下的绝对磁导率。,8.介质中的磁能（教材P279）,在真空中，磁场的能量密度为又可写成,23,以环芯填满各向同性线性磁介质的螺绕环为例.这个螺绕环的自感系数因而螺绕环的自感磁能为,于是环芯介质内的磁能是,24,恒流源超导线圈,25,当外磁场（尤其是振动的磁场）作用于磁介质时，除了使介质磁化之外，还会引起介质分子振动，这会引起一定的能量损耗,上式没有计及这部分能量.,26,此外，铁磁质在经历一个反复的磁化退磁再磁化的循环过程中，会损耗一定能量，这种形式的能量损耗称为“磁滞损耗”，可以证明，铁磁质在经历一个反复的磁化退磁再磁化的循环过程中，单位体积的“磁滞损耗”能量为：,27,28,另一方面，铁磁质中磁场的反复变化，一定会在其中产生感应电动势和感应电流，感应电流的热效应同样会消耗能量.由于交流电路中许多电感元件都带有铁芯（例如变压器的铁芯），所以都会存在一定的能量损耗.,29,磁矩在磁场中转动之后的能量？,30,恒流线圈,超导线圈、顺磁质、铁磁质、抗磁质,绝热去磁冷却,绝热情况下，把磁场缓慢地撤去。平动动能转化为转动动能。,31,核磁共振成像,通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到基部。,32,核磁共振成像,不同核自旋态具有不同的能量核在两个态之间跃迁要吸收或发出光子。,33,例高频同轴电缆内导体半径为a，外筒半径为b，长度lb，内、外导体之间填满相对磁导率为mr的均匀介质，已知电流，求磁能和自感系数（P280例17和例18）.,解安培环路定律得arb处磁能密度为,l,B,34,于是长度为l的一段电缆内的总磁能是,得长度为l的一段电缆的自感系数,35,如果内导体中的电流不是分布于它的表面，而是均匀地分布于它的横截面上（例如在直流或频率很低的情形）。则内导体中也有磁场分布，由安培环路定律得,其中的磁能密度为（ra）,36,长度为l的一段内导体中的总磁能为于是这段内导体中的自感系数为即这情况下，长度为l的一段电缆的总磁能与自感系数分别为,37,38,无限大平板中有面密度为的均匀分布传导电流，求面外的磁感应强度。,39,无限大平板中有面密度为的均匀分布传导电流，求面外的磁感应强度。,40,*例：两块无限大平板，厚度分别为b1,b2，右边平板中有体密度为J0的均匀分布传导电流，方向垂直黑板向内，平板的绝对磁导率分别为1,2。求两块板中的磁感应强度。,41,块无限大平板，厚度分别为b1,b2，右边平板中有体密度为J0的均匀分布传导电流，方向垂直黑板向内，平板的绝对磁导率分