大学物理多媒体07磁介质课件

1、磁畴图象第九章有磁介质时的磁场19.1磁介质对磁场的影响9.3 磁介质的磁化 9.4 有磁介质时磁场的规律9.5 铁磁质 9.6 简单磁路 9.2 原子、分子的磁矩 本章目录29.1 磁介质对磁场的影响 磁介质（magnetic medium）是能够影响磁场分布的物质。传导电流 ， 介质磁化 均匀各向同性介质有： r 相对磁导率 （relative permeability）I0I0均匀各向同性磁介质长直密绕螺线管总磁感强度充满磁场所在空间时，3 弱磁质， 顺磁质（paramagnetic substance）如：Mn ，Al，O2，N2 抗磁质（diamagnetic substance）如

2、：Cu，Ag，Cl2，H2 铁磁质（ferromagnetic substance） 如：Fe，Co，Ni 磁介质的分类：某些磁介质的相对磁导率见书 P 287 表9.14质子轨道磁矩中子无轨道磁矩。质子和中子都有自旋磁矩：g 称为 g 因子，质子g = 5.5857，中子g = 3.8261。整个原子核的自旋磁矩为核的自旋角动量，因子g由原子核决定。由上可知，核磁矩远小于电子磁矩。二 . 质子和中子的磁矩三 . 原子核的磁矩6四 . 分子磁矩和分子电流电子轨道磁矩电子自旋磁矩原子核的磁矩( molecular magnetic moment )(molecularcurrent)i分S分m分

3、分子电流 i分分子磁矩 m分等效7二 . 抗磁质的磁化抗磁质的分子固有磁矩为 0。不显磁性 附加磁矩 显示抗磁性为什么 反平行于 呢？9 以电子的轨道运动为例，第 i 个电子受的磁力矩电子轨道角动量增量 电子旋进，它引起的感应 这种效应在顺磁质中也有，不过与分子固有磁矩的转向效应相比弱得多。i-e磁矩反平行于101.磁化强度：对顺磁质和抗磁质，实验表明： 2.磁化电流： 由于介质磁化而出现的一些等效三 . 磁化强度与磁化电流 （magnetization and magnetization current）的附加电流分布。对铁磁质，实验表明：和呈非线性关系，而且是非单值对应关系11 介质内：穿

4、过L所围曲面S 的磁化电流则套住 dl 的分子电流：L放大i分S磁介质设分子浓度为 n，S分12 介质表面：选磁化面电流密度139.4 有磁介质时磁场的规律 考虑到磁化电流，（1）式则需要修改。设：I0 传导电流，I 磁化电流。磁介质LI0I一. H 的环路定理真空中的规律14 各向同性磁介质： 磁化率 （magnetic susceptibility） 磁导率（permeability）令则有真空： = 016二. 环路定理的应用举例例1介质中闭合回路L所套联的分子电流为：证：L可任取，且可无限缩小，故 I0 = 0 处，I = 0 。L磁介质无传导电流处，也无磁化电流。证明在各向同性均匀磁

5、介质内，17板外：对图示矩形回路 L，xjr y y -yLlh0 -hxjr y y -yLl0 板内：有对图示矩形回路 L，有19xjrhh yz求磁化面电流密度上表面：下表面：（同上表面）思考沿x向单位长度的磁化面电流为何不为0？20 三 . 磁场的界面关系 静磁屏蔽由可得 B1n = B2n (1)设界面无传导电流，由可得 H1t = H2t (2)即： (2)1212121221在1很大的介质1中， 线几乎平行界面，这就是铁磁质中 线沿铁芯延续的情形。若，则，当时，12121 22190222B内R2R1铁管（板面） 静磁屏蔽计算表明：屏蔽系数精密探头、显象管都需要磁屏蔽。若 r =

6、 4000R2 = 10cm t = 1cm时， k = 0.5% t = 0.1cm时，k = 5% 则 23各电子的自旋磁矩靠交换偶合作用使方向一致，9.5 铁磁质（ferromagnetic substance）一. 磁畴（magnetic domain）从而形成自发的均匀磁化小区域 磁畴。铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。未加磁场在磁场 B 中24二 . 铁磁质的磁化规律铁磁质 关系非线性，也不单值，形式上表示为也不唯一。1. 起始磁化曲线由此可得到B H曲线：试件磁通计nSI0I026i 起始磁导率m 最大磁导率 巴克豪森效应（Barkhausen effect）BN跳跃跃变放大

7、BHBSB HH0Scba金相结构分析，测晶粒度、且是无损探测、快捷简便。杂质分布、应力分布，BS 饱和磁感强度（saturation magnetic induction）可用作27磁滞回线HHc-HcSBSBrB-BS-Br02.磁滞回线（hysteresis loop）B落后于H的变化，称为磁滞现象。Br 剩余磁感强度 （remanent magnetic induction） Hc 矫顽力（coercive force）磁滞是由于晶体缺陷和内应力、“磁滞损耗” （hysteresis loss） 正比于BH 回线所围的面积。以及磁畴在外磁场减退时，沿易磁化方向排列而造成的。就近29三

8、. 硬磁和软磁材料1. 硬磁材料 （hard magnetic material）特点：磁滞损耗大，适合制作永久磁铁、碳钢、钨钢HHcBBBr 也大，磁芯（记忆元件）等。Hc大（102A/m），一般Hc 为104-106A/m，一般为103-104 G。磁滞回线“胖”，30 “矩磁材料”BBrHcH-Hc-BrBr-Br“0”“1”可作记忆元件31 2. 软磁材料（soft magnetic material ）Hc小（102A/m）， 磁滞回线“瘦”，磁滞损耗小，适于制作交流电磁铁、变压器铁芯等。 演示 磁滞回线（KD044）纯铁、硅钢 HBHcBr 坡莫合金(Fe78%、Ni 22%)用于电子设备HBBrHc特点：一般约Hc 为1A/m 。32四.居里点（Curie point）（自发磁化减弱）（磁畴瓦解，表现顺磁性）Tc是失去铁磁性的临界温度，称“居里点”。Fe ：Tc = 767Ni ：Tc = 357 Co ：Tc = 1117 演示 居里点（KD045）33五 . 磁致伸缩 磁致伸缩。长度相对改变约10-5量级，温下可达10 -1；某些材料在低磁致伸缩有一定固有频率，化频率和固有频率一致时，发生共振，当外磁场变可用于制作激振器、超声波发生器等。34磁通势 (magnet