介质磁化、磁场强度和铁磁质

1、介质磁化、磁场强度和铁磁质 介质磁化、磁场强度和铁磁质 6-7 6-7 磁介质磁介质 顺磁质和抗磁质的磁化顺磁质和抗磁质的磁化 0 B B B 0 传导电流在真空中的磁场传导电流在真空中的磁场 B 介质中的合磁场介质中的合磁场 B介质磁化所产生的附加磁场介质磁化所产生的附加磁场 = B 0 BB+ 传导电流产生传导电流产生 与介质有关的电流产生与介质有关的电流产生 介质磁化、磁场强度和铁磁质 顺磁质顺磁质: 抗磁质抗磁质: 铁磁质铁磁质: 锰、铬、铂、氮锰、铬、铂、氮 水银、铜、硫、氢、金水银、铜、硫、氢、金 铁、镍、钴、铁氧体铁、镍、钴、铁氧体 一、磁介质的分类一、磁介质的分类一、磁介质的分

2、类一、磁介质的分类 o r B B = B 0 BB+ B Bo , r 1 B Bo , r Bo , r 1 介质磁化、磁场强度和铁磁质 N S B NS 顺磁质磁化后顺磁质磁化后 试件的极性试件的极性 介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定 B 非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场 顺磁质试件顺磁质试件 向右摆动向右摆动 圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件 悬丝悬丝 悬丝悬丝 悬丝悬丝 悬丝悬丝 悬丝悬丝 介质磁化、磁场强度和铁磁质 N S B NS 顺磁质磁化后顺磁质磁化后 试件

3、的极性试件的极性 介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定 B 顺磁质试件向顺磁质试件向 右摆动右摆动 介质磁化、磁场强度和铁磁质 抗磁质磁化后抗磁质磁化后 试件的极性试件的极性 介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定 N S B B NS 介质磁化、磁场强度和铁磁质 B 介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定 N S 抗磁质试件抗磁质试件 向左摆动向左摆动 抗磁质磁化后抗磁质磁化后 试件的极性试件的极性 B NS 介质磁化、磁场强度和铁磁质 + + - 二、顺磁质及其磁化二、顺磁质及其磁化 介质磁化、磁场强度和铁磁质 顺磁质分子的固有磁矩顺磁质分子的固有磁矩(分子电流）分子电流）

4、无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各 不相同不相同,整个介质不显磁性。整个介质不显磁性。 e Pm 二、顺磁质及其磁化二、顺磁质及其磁化 分分 子子 磁磁 矩矩 即：即：=Pm0不为零，不为零， 介质磁化、磁场强度和铁磁质 M pm B= + B 0 Pm 有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用。的作用。 M B0 这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向 B Bo 介质磁化、磁场强度和铁磁质 三、抗磁质的磁化三、抗磁质的磁化 抗磁质分子的固有磁矩为零。抗磁质分子的固有磁

5、矩为零。 Pm=0 在外磁场在外磁场B0中电子轨中电子轨 道运动的平面在磁场中会道运动的平面在磁场中会 发生进动，从而产生一个发生进动，从而产生一个 附加磁场附加磁场Pm，Pm 的方向与的方向与B0的方向相反，的方向相反， 结果在磁体内激发一个和结果在磁体内激发一个和 外磁场方向相反的附加磁外磁场方向相反的附加磁 场。场。 B0 外磁场外磁场 pm L M pm附加磁附加磁 矩方向矩方向 进动进动 方向方向 B Bo 即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为0 介质磁化、磁场强度和铁磁质 四、磁化强度和磁化电流：四、磁化强度和磁化电流： = pm

6、 M V pm + 对于顺磁质对于顺磁质 pm pm 0 抗磁质抗磁质 m 0 BoM=H + oH m o=H + o H m=+o1 ( ) r +1 m= 令：令： B o=H r = H r相对磁导率相对磁导率 磁导率磁导率 介质磁化、磁场强度和铁磁质 = N I N 匝数匝数:() 例题例题1一环形螺线管，管内充满磁导率为一环形螺线管，管内充满磁导率为，相对相对 磁导率为磁导率为r的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径 。求：环内的磁场强度和磁感应强度。求：环内的磁场强度和磁感应强度 得：得：H = r2 N I H l dl . =r2H =

7、n I B = H r0nI = r 解: 介质磁化、磁场强度和铁磁质 . H l dl = r 2H = 2 r I R 2 例题例题2一无限长载流圆柱体，通有电流一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流，设电流 I 均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为，柱外真，柱外真 空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。 B = R2 Ir 2 H = R2 Ir 2 得：得： = I I I H 0 R r Rr 2. B = r2 I 0 介质磁化、磁场强度和铁磁质 介质磁化、磁场强度和铁磁质 6-8 6-8

8、铁磁质铁磁质 铁磁质铁磁质 B 0 B 铁、镍、钴、铁氧体铁、镍、钴、铁氧体 B = H 对于顺磁质与抗磁质，对于顺磁质与抗磁质，B与与H有线性关系，有线性关系， 对于铁磁质，对于铁磁质，B 与与H之间的关系比较复杂，之间的关系比较复杂， 为一常量。即：为一常量。即：磁导率磁导率 不是一个常量。不是一个常量。磁导率磁导率 由实验所测定的由实验所测定的 B 与与 H 之间的关系曲线之间的关系曲线,称为称为 磁化特性曲线。磁化特性曲线。 一、铁磁质及其磁化一、铁磁质及其磁化 介质磁化、磁场强度和铁磁质 O B H A C D B . . . E F . HC Bs . Br Hs . 初始磁初始磁

9、 化曲线化曲线 Br剩剩 磁磁 . Hs Bs. 饱和磁感应强度饱和磁感应强度 矫顽力矫顽力 HC 磁滞回线磁滞回线 介质磁化、磁场强度和铁磁质 二、磁二、磁 畴畴 根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“ 交换耦合作用交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在 小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小 区域。这些区域称为区域。这些区域称为“磁畴磁畴”. 用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞用磁畴理论可以

10、解释铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞 损耗。损耗。 单晶磁畴结构示意图单晶磁畴结构示意图 多晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图 介质磁化、磁场强度和铁磁质 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁

11、场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度

12、和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁

13、质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁

14、磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 铁磁质单晶体磁化过程 H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。 1. 磁导率磁导率不是一个常量不是一个常量,B 和和H 不是线性关系。不是线性关系。 2. 有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增 强强102 104倍。倍。 4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质. 介质磁化、磁场强度和铁磁质 *三、磁滞损耗三、磁滞损耗 在交变电磁场中，铁磁质的反复磁化，将引起在交变电磁场中，铁磁质的反复磁化，将引起 介质的发热，称为磁滞损耗。介质的发热，称为磁滞损耗。 实验和理论都可以证明，磁滞损耗和磁质回线实验和理论都可以证明，磁滞损耗和磁质回线 所包围的面积成正比。所包围的面积成正比。 B H 介质磁化、磁场强度和铁磁质 *四、磁性材料：四、磁性材料： 软磁材料软磁材料 应用：硅钢片，作变压器、电机、电磁铁的铁芯。铁氧体（非应用：硅钢片，作变压器、电机、电磁铁的铁芯。铁氧体（非 金属）作高频线圈的磁芯材料。金属）作高频线圈