物质的磁性解析课件

1、物质的磁性解析物质的磁性解析 正如电介质在电场中会被极化，磁介质在磁场中也会被磁化。被磁化以后的磁介质同样会改变空间磁场的分布。顺磁质抗磁质当均匀磁介质充满磁场时（例如充满螺线管），有r称为相对磁导率。一、磁介质 正如电介质在电场中会被极化，磁介质在磁场中也会被磁化 顺磁质与抗磁质对原磁场的影响并不大。但有一类磁介质被磁化后产生的附加磁场要比原有的磁场强得多，r102-104，这种磁介质称作铁磁质。显然有：顺磁质r1 抗磁质r1磁介质种类相对磁导率抗磁质r1铁磁质r1汞(293K) 1-2.910-5铜(293K) 1-1.010-5氢(气体) 1-3.9810-5铝(293K) 1+1.65

2、10-5铂(293K) 1+2610-5氧(气体) 1+344.910-5纯铁 5103(最大值)硅钢 7102(最大值)坡莫合金 1105(最大值) 顺磁质与抗磁质对原磁场的影响并不大。但有一类磁介质被 介质被磁化并在周围激发附加磁场，其根源在于分子电流。电子绕原子核运动等效于圆电流，电子绕核运动的角动量为 等效电流:原子磁矩: 介质被磁化并在周围激发附加磁场，其根源在于分子电流。 根据物质结构理论，构成物质的每一个原子相当于一个小磁矩。 由于大部分分子是由多个原子结合而成，原子的磁矩叠加后，有些介质的分子磁矩为零，称作抗磁质；有些介质的分子磁矩不为零，称作顺磁质。 根据物质结构理论，构成物

3、质的每一个原子相当于一个小磁1.顺磁质 磁介质的分子磁矩不为零，在没有外磁场时，由于分子的热运动，整个磁介质的排列是杂乱无规则的。 在外磁场的作用下，分子磁矩沿磁场方向趋于一致，磁介质被磁化。1.顺磁质 磁介质的分子磁矩不为零，在没有外磁场时，由 设分子由两个磁矩相反的原子构成，外磁场的作用使分子在磁场的反方向获得一个增量。2.抗磁质 设分子由两个磁矩相反的原子构成，外磁场的作用使分子在磁化强度磁化强度：如何衡量磁介质被磁化的程度(Am-1)实验发现：: 相对磁导率。: 磁化率 (无单位)。磁化强度磁化强度：如何衡量磁介质被磁化的程度(Am-1)实在真空中：M0， r = 1， 。顺磁质： r

4、 1， ；抗磁质： r 0 ，称为磁介质的磁导率。 磁介质中 B 与 H 同方向(各向同性均匀弱磁质)。 磁介质中毕萨定律：M、H、B 间的关系说明 r 0 0 ，称为例 如图，同轴电缆：R1、R2 、R3；磁介质：各相同性、 ；电流I沿圆柱导线向上均匀流去再由圆筒均匀流回。求H、B分布及介质内的M 。 解磁场分布为柱对称。例 如图，同轴电缆：R1、R2 、R3；磁介质：各相同性、例 如图，同轴电缆：R1、R2 、R3；磁介质：各相同性、 ；电流I沿圆柱导线向上均匀流去再由圆筒均匀流回。求H、B分布及介质内的M 。 解磁场分布为柱对称。例 如图，同轴电缆：R1、R2 、R3；磁介质：各相同性、

5、 磁介质内：(解毕)磁介质内：(解毕)有磁介质时求磁场问题的一般方法：自由电流(传导电流)I0i 分布磁介质内：(解毕)有磁介质时求磁场问题的一般方法：自由电流(传导电流)I0i 有磁介质时求磁场问题的一般方法：自由电流(传导电流)I0i 分布有磁介质时求磁场问题的一般方法：自由电流(传导电流)I0i 1.磁畴 铁磁质的相对磁导率要比其他磁介质的相对磁导率大的多。三、铁磁质1.磁畴 铁磁质的相对磁导率要比其他磁介质的相对磁导率 从现代物质的原子结构观点来看，铁磁质内电子自旋引起的相互作用非常强烈，在这种作用下，铁磁质内部形成了一些微小的特殊区域，叫做磁畴。电子隧道扫描镜下的磁畴 从现代物质的原

6、子结构观点来看，铁磁质内电子自旋引起的 磁畴内由于电子的自旋磁矩排列非常整齐，因此具有很强的磁性。 在没有外磁场时，铁磁质内各个磁畴的排列方向是无序的，铁磁质不呈现磁性。 在外磁场作用下，与磁场方向相同的磁畴将渐渐扩大，与磁场方向相反的磁畴渐渐缩小，铁磁质呈现磁性。 磁畴内由于电子的自旋磁矩排列非常整齐，因此具有很强的 当外磁场大到一定程度时，所有磁畴的磁矩方向指向同一方向，这时铁磁质达到了磁饱和。 外磁场撤销以后，在热运动的作用下磁畴难以恢复原状，铁磁质具有剩磁。 铁磁质的磁化与温度有关，当温度升高到某一温度时，铁磁质的铁磁性消失成为顺磁质。这一温度称作居里温度。这是由于随着温度的提高，铁磁

7、质的磁畴因分子的剧烈热运动而遭到破环。铁的居里温度为1043K。 当外磁场大到一定程度时，所有磁畴的磁矩方向指向同一方2.磁化曲线 磁介质的B-H曲线称作磁介质的磁化曲线。 铁磁质的磁导率不再是常量，而是与磁场强度及磁化历史有关的量。2.磁化曲线 磁介质的B-H曲线称作磁介质的磁化曲线。3.磁滞回线 磁感强度的变化落后于磁场强度的变化，这种现象叫作磁滞现象。磁滞回线3.磁滞回线 磁感强度的变化落后于磁场强度的变化，这种4.磁性材料 磁性材料被广泛用于电子电工设备和科学研究中硬磁材料硬磁材料的特点：剩磁和矫顽力大应用：永磁体4.磁性材料 磁性材料被广泛用于电子电工设备和科学研究软磁材料软磁材料的特点：相对磁导率和饱和磁感强度大，矫顽力较小。应用：电磁铁、变压器电机等的铁心软磁材料软磁材料的特点：相对磁导率和饱和磁感强度大，矫顽力较矩磁铁氧体材料矩磁材料的特点：相对磁导率和电阻率大，矫顽力和剩磁较大。应用：利用正、反两个稳定状态代表0和1，可作为二进制记忆元件。矩磁铁氧体材料矩磁材料的特点：相对磁导率和电阻率大，矫顽力和 计算机硬盘就是以铁氧体作为磁性记