磁化强度和磁化电流

1、磁化强度和磁化电流第1页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五二、介质表面出现磁化电流顺磁质抗磁质第2页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五二、磁化电流磁化面电流单位体积磁矩则该段磁介质中总的磁矩为第3页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积的总磁化电流。第4页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五12-3 磁介质中的磁场 磁场强度有磁介质后，空间任一点的磁场 B0 - 传导电流产生的磁场 B - 磁化电流产生的磁场 出现“欲求 B 需先知道 B”的问题，为此 引入一辅助的物理量

2、：磁场强度 。第5页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五在磁场中任取一环路 L，它套住的电流 有：传导电流和磁化电流。由安培环路定理： 其中：I为传导电流，IS为磁化电流又因安培环路定理可写成令磁场强度第6页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五 表明：磁场强度矢量的环流和传导电流I有关，而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单位制中是A/m. 磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的代数和，而与磁化电流无关。第7页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五 实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质中任

3、意一点磁化强度和磁场强度成正比。 式中 只与磁介质的性质有关，称为磁介质的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的，它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空间位置的函数。第8页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五相对磁导率磁导率 值得注意： 为研究介质中的磁场提供方便而不是反映磁场性质的基本物理量， 才是反映磁场性质的基本物理量。第9页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五的关系为介质的磁化率均匀磁介质非均匀顺磁质无磁质其中：磁导率抗磁质相对磁导率第10页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五有磁介质时磁场的计算 第11页，共25页，2022年

4、，5月20日，10点5分，星期五解：在环内任取一点，过该点作一和环同心、半径为 的圆形回路。 式中 为螺绕环上线圈的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁感应强度的大小相等，方向都沿切线。 例12-2 在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为I，单位长度内匝数n，环的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为和r。求环内的磁场强度和磁感应强度。第12页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五解：当环内是真空时当环内充满均匀介质时例12-2 在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为I，单位长度内匝数n，环

5、的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为和r。求环内的磁场强度和磁感应强度。第13页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五 例12-3 如图所示，一半径为R1的无限长圆柱体（导体 0 ）中均匀地通有电流I，在它外面有半径为R2的无限长同轴圆柱面，两者之间充满着磁导率为的均匀磁介质，在圆柱面上通有相反方向的电流I。试求（1）圆柱体外圆柱面内一点的磁场；（2）圆柱体内一点磁场；（3）圆柱面外一点的磁场。解 （1）当两个无限长的同轴圆柱体和圆柱面中有电流通过时，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴对称分布，因而不会改变场的这种对称分布。设圆柱体外圆

6、柱面内一点到轴的垂直距离是r1，以r1为半径作一圆，取此圆为积分回路，根据安培环路定理有IIIR1R2r2r1r3第14页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五（2）设在圆柱体内一点到轴的垂直距离是r2，则以r2为半径作一圆，根据安培环路定理有 式中 是该环路所包围的电流部分，由此得第15页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五由B H，得 （3）在圆柱面外取一点，它到轴的垂直距离是r3，以r3为半径作一圆，根据安培环路定理,考虑到环路中所包围的电流的代数和为零，所以得即或第16页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五12-5 铁磁质第17页，共

7、25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五一、铁磁质的特征1. r 1，产生特强附加磁场B；2. r与磁化的过程有关，关系为非线性，即不是常量，与H有复杂的函数关系；3. 磁滞现象， H随外场而变，它的变化落后于外磁场的变化，外场消失后，磁性仍能保持；4. 居里温度，一定的铁磁材料存在一特定的临界温度，称为居里点，当温度在居里点以上时，它们的磁导率和磁场强度H无关，这时铁磁质转化为顺磁质。第18页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五二 、磁化曲线BH和H曲线是非线性关系H曲线也叫起始磁化曲线max 饱和磁感强度OMNPO第19页，共25页，2022年，5月20日，10

8、点5分，星期五O三、磁滞回线 由于磁滞，当磁场强度减小到零（即H=0）时，磁感强度B0，而是仍有一定的数值Br，叫做剩余磁感强度(剩磁)。 当外磁场由+Hm渐减小时，磁感强度B并不沿起始曲线0P 减小 ，而是沿PQ 比较缓慢的减小，这种B的变化落后于H 的变化的现象，叫做磁滞现象，简称磁滞。 随着反向磁场的增加，逐渐减小，当H=-Hc时，等于零，剩磁消失，Hc叫做矫顽力，表示铁磁质抵抗去磁的能力。磁滞效应损耗能量与磁滞回线的面积成正比第20页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五铁磁质的磁滞现象铁磁质磁化的磁滞现象动画示意IBH铁磁质霍耳器件探头螺线环0-+高斯计测B电流计测I

9、HI()80-+饱和剩磁矫顽力第21页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五铁磁质磁化微观机制用金相显微镜观察到抛光钢材样品表面上铁粉在磁畴边界上聚集.铁磁质的磁化微观机制磁 畴铁磁质的自发磁化小区域(由电子自旋磁矩引起)用偏振光显微镜观察到的石榴石单晶磁性薄膜的迷宫式磁畴.第22页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五铁磁质的磁化微观机制（续） 各磁畴磁化方向混乱，整体不显磁性.畴壁运动 磁畴的自发磁化方向与外场方向相同或相近的磁畴体积扩大,反之缩小.磁畴壁发生运动.磁畴转向 磁畴的自发磁化方向转向外场方向.饱和 全部磁畴方向均转向外场方向.磁滞现象及剩磁,是因磁化时磁畴相互摩擦发热,使过程不可逆.H0HHHH第23页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五铁磁质的居里点铁磁质的居里点铁磁质被加热达到某一临界温度 时,便会失去自己的特性而成为顺磁质.这一临界温度称为居里点cT.钴 铁 镍 1413K1042K631K第24页，共25页，2022年，5月20日，10点5分，星期五常见的铁磁材料HBOHBOHB