磁介质中的磁场

磁介质中的磁场第一页，共九十页，2022年，8月28日介质的磁化返回结束第二页，共九十页，2022年，8月28日

§12-1磁介质介质的磁化B0传导电流在真空中的磁场B介质中的合磁场顺磁质B0B>抗磁质<B0B铁磁质>B0B>=B0BB+´B介质磁化所产生的附加磁场´锰、铬、铂、氮水银、铜、硫、氢、金、银铁、镍、钴、铁氧体一、磁介质的分类一、磁介质的分类返回结束第三页，共九十页，2022年，8月28日NSB´NS顺磁质磁化后试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定B非均匀磁场悬丝悬丝悬丝悬丝悬丝返回结束圆柱形试件第四页，共九十页，2022年，8月28日NSB´NS顺磁质磁化后试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定B顺磁质试件向右摆动返回结束第五页，共九十页，2022年，8月28日抗磁质磁化后试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NSB抗磁质试件向左摆动B´NS返回结束第六页，共九十页，2022年，8月28日B介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NS抗磁质试件向左摆动抗磁质磁化后试件的极性B´NS返回结束第七页，共九十页，2022年，8月28日顺磁质分子的固有磁矩无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。epm二、顺磁质及其磁化分子磁矩=pm0即：不为零，返回结束第八页，共九十页，2022年，8月28日MpmB=+B0pmM有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用。MB0这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向返回结束第九页，共九十页，2022年，8月28日MpmB=+MB0pm有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用。MB0这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向返回结束第十页，共九十页，2022年，8月28日顺磁质磁化结果，使介质内部磁场增强。B0B0B>即：B´返回结束第十一页，共九十页，2022年，8月28日抗磁质分子的固有磁矩为零。三、抗磁质的磁化即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为零。返回结束第十二页，共九十页，2022年，8月28日B0外磁场BpmM=+Pm电子轨道磁矩FPd=tde角动量方向LLΔ.角动量增量方向.MM的方向.M在圆周运动中P的大小。改变P的方向而不能只能改变所以F由于FP，PF返回第十三页，共九十页，2022年，8月28日MLd=tdB0外磁场ePm电子轨道磁矩角动量方向LLΔ.角动量增量方向.MM的方向.MPmΔ附加磁矩方向分子磁矩在磁场中L的大小。改变L的方向而不能只能改变所以M由于ML，电子轨道平面在磁场中作进动。电子轨道平面进动方向返回第十四页，共九十页，2022年，8月28日由于附加磁矩方向和外磁场相反，所以B0外磁场ePm电子轨道磁矩角动量方向LLΔ.角动量增量方向.MM的方向.MPmΔ附加磁矩方向电子轨道平面进动方向<B0B返回第十五页，共九十页，2022年，8月28日eLPmMPmΔB0外磁场B0外磁场ePmLMPmΔ电子轨道运动方向进动方向进动方向附加磁矩方向附加磁矩方向无论电子轨道运动方向如何，附加磁矩方向总是和外磁场方向相反。无论电子轨道运动方向如何，附加磁矩方向总是和外磁场方向相反。返回第十六页，共九十页，2022年，8月28日一、磁化强度：

§12-2磁化强度磁化电流=pMΣmVΔpΣmΔ+对于顺磁质pΣmΔpΣm<<pmΔ可忽略Σ对于抗磁质pΣm=0分子固有磁矩矢量和pΣm分子附加磁矩矢量和pΣmΔ返回结束第十七页，共九十页，2022年，8月28日...I..++++++l.传导电流S圆柱体横截面积pΣm=slSas磁化面电流密度（单位长度上的电流）aB0sasa磁化面电流分子电流=pMΣmVΔ=slSalS=sa=MsaM返回结束第十八页，共九十页，2022年，8月28日sasa磁化面电流MA.Mdlò=.MdlòB.=MABl=M=salI=s.MdlòI=slADCB返回结束第十九页，共九十页，2022年，8月28日返回结束第二十页，共九十页，2022年，8月28日磁场强度德国数学家物理学家高斯(1777-1855)第二十一页，共九十页，2022年，8月28日

§12-3磁介质中的磁场磁场强度一、有介质时的安培环路定理Bldl.=IΣòμoIs+()Mldl.ò=IΣμo+()BμoM=H介质磁中有磁化面电流，安培环路定理为：Bldl.=òμoM()IΣ即：定义磁场强度HBldl.òμoM()=ldl.òH=IΣldl.=òHIΣ有磁介质时的安培环路定理返回结束第二十二页，共九十页，2022年，8月28日M=Hm实验指出：m磁化率顺磁质m>0抗磁质m<0BμoM=H+μoHmμo=H+μoHm=+μo1()μr+1m=令：Bμo=Hμrμ=Hμr相对磁导率返回结束第二十三页，共九十页，2022年，8月28日顺磁质、抗磁质的磁化率顺磁质、抗磁质的磁化率材料温度/Kcm/10-5明矾（含铁）44830顺明矾（含铁）90213明矾（含铁）29366磁氧（液态）293152氧气2930.19质钠2930.72铀29340铝2932.2抗铋293-16.6磁水银293-2.9质银293-2.6铅293-1.8铜293-1.0返回结束第二十四页，共九十页，2022年，8月28日=NIN匝数:()[例题1]一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导率为μr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H=r2NI得：πHldl.=r2Hπ=nIB=mHmrm0H=r返回结束第二十五页，共九十页，2022年，8月28日.Hldl=r2πH=2rIR2[例题2]一无限长载流圆柱体，通有电流I，设电流I

均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。μB=R2Ir2πH=R2Ir2π得：=I´IIHμμ0Rr´Rr<1.解：返回结束第二十六页，共九十页，2022年，8月28日πr2H=Ir2πIH=Iμμ0RHrHrR2πIROμμ2πIR0BrR2πIRO在分界面上H

连续,B不连续。Rr>2.B=r2πIμ0返回结束第二十七页，共九十页，2022年，8月28日均匀磁化球的B线和H线B线H线返回结束第二十八页，共九十页，2022年，8月28日返回结束第二十九页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质第三十页，共九十页，2022年，8月28日§12-5铁磁质§12-5铁磁质铁磁质>B0B>铁、镍、钴、铁氧体Bμ=H对于顺磁质与抗磁质，B与H有线性关系，对于铁磁质，B与H之间的关系比较复杂，μ为一常量。即：磁导率不是一个常量。μ磁导率由实验所测定的B与H之间的关系曲线称为磁化特性曲线。一、铁磁质及其磁化返回结束第三十一页，共九十页，2022年，8月28日eKIRG冲击电流计探测线圈铁环(试件)开关磁场强度H可以根据I的测量由式来确定。H=nI用冲击电流计G,可以测出感应电量q,再由下式间接地测出B。B=qRNSS环形铁芯的横截面积测定磁化曲线的实验装置测定磁化曲线的实验装置返回结束第三十二页，共九十页，2022年，8月28日OBHACDB...EF.HCBs.BrHs.初始磁化曲线Br剩磁.HsBs.饱和磁感应强度矫顽力HC磁滞回线返回结束第三十三页，共九十页，2022年，8月28日居里点：当温度达到一定时，铁磁质转变为顺磁质，称这一温度为“居里点”居里.M返回结束第三十四页，共九十页，2022年，8月28日二、磁畴根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，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区域。这些区域称为“磁畴”用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞损耗以及居里点。1892年罗辛格首先提出，磁畴的形成是由于磁偶极子间非磁性的相互作用。返回结束第三十五页，共九十页，2022年，8月28日1926年海森堡用量子力学中的交换力解释了磁偶极子间相互作用的起源。返回结束第三十六页，共九十页，2022年，8月28日1935年，朗道和栗佛希兹从磁场能量的观点说明了磁畴的成因。返回结束第三十七页，共九十页，2022年，8月28日显示磁畴结构的铁粉图形返回结束第三十八页，共九十页，2022年，8月28日纯铁硅铁钴三种铁磁性物质的磁畴返回结束第三十九页，共九十页，2022年，8月28日Si-Fe单晶(001)面的磁畴结构箭头表示磁化方向0.1mm返回结束第四十页，共九十页，2022年，8月28日单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图返回结束第四十一页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H返回第四十二页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H返回第四十三页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H返回第四十四页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H返回第四十五页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H返回第四十六页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十七页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十八页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十九页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十一页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十二页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十三页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十四页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十五页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十六页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十七页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十八页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十九页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十一页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十二页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十三页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十四页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十五页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十六页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十七页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十八页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十九页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十一页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十二页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十三页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十四页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十五页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十六页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十七页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十八页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第七十九页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第八十页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第八十一页，共九十页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第八十二页，共九十页，2022年，8月2