有磁介质时的磁场课件

1、磁矩受到磁力矩第五章 有磁介质存在时的磁场磁介质(有分子原子结构的实物)概述电子绕轨有磁矩电子自旋有磁矩核子运动有磁矩磁矩无序变有序有序产生附加场 介质内磁场重分布: 磁介质磁化的微观解释导出介质中安培环路定理和高斯定理 5.1 磁介质(magnetic medium)一.磁介质内分子的磁矩介质分子原子核: 核磁矩电子:轨道磁矩自旋磁矩介质分子的磁矩 等效为分子电流 .(molecular current) .磁矩 .原子核磁矩数值约为电子磁矩的千分之一，在研究介质磁性时，可以不予考虑。 二.磁介质的磁化(magnetization) (一)顺磁质分子固有磁矩无外磁场时分子热运动磁矩乱取向对外

2、无磁性不完全顺磁质内磁场加强,顺磁质被磁铁所吸引有外磁场时磁化电流及其磁场铝,锰,氧等(二)抗磁质单电子 的进动抗磁质内磁场减弱,抗磁质被磁铁所排斥分子感应磁矩铜,银,氢等(三)磁化强度矢量(magnetization intensity vector)每个分子的磁矩 对所有分子,磁矩排列的有序度 磁介质被磁化的程度1.定义:单位:2.磁化强度 与磁化电流的关系与闭合回路L所套连的磁化电流为磁介质内部磁化体电流的面密度为宏观小微观大的体积元设由于磁化而与 套连的分子电流为 ,则磁介质表面磁化面电流的线密度为对各向同性均匀线性磁介质:引入一个辅助矢量! 如何求磁介质内各点的总磁场 ?比如：如何用

3、环路定理求磁介质内的磁场 ?思考： (二)对各向同性均匀线性磁介质:磁介质的磁性能方程二.有磁介质存在时的磁场定理(一) 的环路定理:(二)磁场的Gauss定理:5.2 有磁介质存在时的磁场一.磁场强度(magenetic intensity)(一)定义:三.磁场的边界条件磁场高斯定律环路定理介质磁性能方程 切向分量不连续连续连续不连续法向分量1.边界两侧 线条数相等; 2.在界面上 线发生折射; 线条数相等? 线在界面上的折射( )本次作业：5.6 , 5.7 ,5.3 铁磁质起始磁化曲线二.铁磁质的磁化特性(一) B-H 非线性:线性非线性饱和r非常数: ()11,最大值1(二)利用两介质

4、交界面上的法向分量连续条件，B可由霍尔探头测得; 一.铁磁质研究的装置及方法：“去磁”的方法磁滞回线(三) 的值还与磁化历史有关BH不是单值关系矫顽力剩磁反复磁化发热能量损耗(磁滞损耗或“铁损”)磁滞现象, 随H变化且与磁化历史有关(四)铁磁质不同于一般顺磁值主要在于： 存在剩磁现象 存在“居里点”温度Tc: TM; TTc失去铁磁性; (铁:Tc=767 oC;镍:Tc=357 oC)可用幅值递减的高频磁场去磁 三.铁磁质的磁化机制 为什么铁磁质有这么大的磁性?(一)磁畴(magnetic domain)理论:铁磁质特殊的微观结构原子间“电子自旋相互作用”磁畴形成许多自发均匀磁化的小区域线度

5、: 原子数:10121015用量子力学理论解释(二)用磁畴理论解释铁磁质的磁化一定区域电子的磁矩自发地取向一致起始磁化:线性非线性饱和用晶粒结构、磁畴体积和磁化方向解释未磁化前剩磁和矫顽力消磁方法:震动,加热,交流电磁滞损耗四.铁磁质的分类及其应用(一)软磁材料(二)硬磁材料(三)矩磁材料特征: 磁滞回线“瘦”；用途:交变电磁场中纯铁,硅钢,坡莫合金(铁78%+镍22%)等特征: 磁滞回线“胖”；用途:制造永磁体铁、钴、镍的合金等特征: 磁滞回线“矩形状”；用途:制造存储元件硬磁材料中的特例.例1一均匀密绕细螺绕环,n = 103 匝/米,I=2安, 充满 = 5 10 - 4特米/安 的磁介质. 求:磁介质内的【解】 沿切向;此磁介质是铁磁质;取环路L如图,在L上各点: 大小相等.铁磁质作铁心可以大大加强磁场的环路定理 应用包围芯导体介质面上的总磁化电流 例2同轴电缆的芯是半径为R的导体圆柱，有电流强度I均匀流过芯截面，并沿导电外壁流回。设芯和外壁间是磁导率为的均匀磁介质，求（1）磁介质中的磁感应强度和磁化强度矢量；（2）紧贴芯导体的磁介质中的磁化电流。【解】（1）应用的环路定理 （2）紧靠芯导体表面的磁化强度矢量 例3简单磁路(magnetic circuit)令:磁通势磁阻“磁导率”一词的由来磁力线沿铁走,也可以解释为: 铁的磁阻率空气磁阻率电介质(