20.磁介质中的磁场.ppt

1、第十二章,磁介质中的磁场,一.磁介质的分类,:真空中的磁感应强度,:磁介质磁化而产生附加磁场,1.磁介质中的磁感应强度为,12-1磁介质 顺磁质和抗磁质的磁化,2.定义,-相对磁导率,3.根据r的不同，磁介质分为三类：,(1)顺磁质:r1，即BB0，这是因 与 同向所致，如锰、铝、氧等。,(2)抗磁质:r1，即BB0，这是因 与 反向所致，如铜、氢、硫等。,(3)铁磁质:r1, 即BB0，这是因为 不但与 同向，且比B0大得多,如钴、铁、镍等。,a.顺磁质和抗磁质：r值约为 110-51,-弱磁性物质,b.铁磁质：r1,-强磁性物质,c.定义：,-磁化率,d.顺磁质：m 0 e.抗磁质：m 0

2、 f.铁磁质：m 很大,二.顺磁质和抗磁质的微观解释,1.分子固有磁矩 ： 分子中所有的电子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和。,无外磁场作用时，抗磁质分子的固有磁矩为零，顺磁质分子的固有磁矩不为零。,2.抗磁质分子顺磁质分子的区别：,3.抗磁质的微观解释,:电子的轨道运动磁矩,电子轨道运动角动量,a.外加磁场: 电子的轨道运动受到磁力矩的作用,b.dt时间内:,c.电子产生一个与进动相应的附加磁矩,d.一个分子的附加磁矩,-与 反向,任一体积元中，大量分子的附加磁矩矢量和与外磁场反向，产生与外磁场方向相反的附加磁场。,-抗磁性产生的机理,*附加磁矩是产生抗磁性的唯一原因。,4.顺磁质的微观解释,(1

3、)加外磁场后，固有磁矩 在磁力矩作用下转向外磁场方向排列。 外磁场越强，这样的排列越整齐。,-顺磁性产生的机理,(3)分子固有磁矩转向是产生顺磁性的主要原因(分子附加磁矩可忽略不计)。,(2)呈现出一个与外磁场同方向的附加磁场,12-2磁化电流 磁化强度 磁介质中的磁场,一.磁介质中的安培环路定律,1.磁介质表面出现磁化电流,2.顺磁质磁化电流的磁场与外磁场方向一致，抗磁质则相反。,3.以充满各向同性均匀顺磁质的螺绕环为例,因无磁介质时有,令,-磁介质的磁导率,令,-磁场强度,-磁介质中的安培环路定理,传导电流,单位为安培/米(A/m),二. 的关系,1.磁化强度：磁介质单位体积内分子磁矩的矢

4、量和，即,2.顺磁质:附加磁矩 可忽略。,3.抗磁质:固有磁矩 。,4.在各向同性磁介质中实验有：,例16半径为R1的无限长圆柱导体( 0)，外有一半径为R2的无限长同轴圆柱面，两者间充满相对磁导率为r的均匀磁介质。设电流I从圆柱体中均匀流过并沿外圆柱面流回。求磁场的分布。,r,解：作半径为r的圆周为积分回路L,L回路中所包围的电流,1.rR1：,2.R1rR2：,3.rR2:,磁场分布与圆柱导体中的电流满足右手螺旋定则。,12-3 铁 磁 质,1.相对磁导率 r 1：一般可达102104，最高可达106。,2.随H而变化，即B与H之间是非线性关系。,起始磁化曲线,一.铁磁质的基本性质,3.磁

5、滞现象,Br: 剩余磁感应强度,Hc:矫顽力,磁滞回线,4.铁磁质有一临界温度Tc-居里点,工作温度高于Tc时，铁磁质将丧失其铁磁性而转化为顺磁质。,二.铁磁质的微观解释 1.磁畴：相邻原子中的电子自旋磁矩自发地平行排列，形成一个个小的自发磁化区。,2.无外磁场：各磁畴磁化方向杂乱无章,-对外不显磁性,3.外加磁场 (1)磁场较弱：自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的磁畴的体积逐渐增大，反之则逐渐缩小(畴壁运动)。,(2)磁场较强：缩小着的磁畴消失， 其它磁畴的磁化方向转向外场方 向。外场越强，转向越充分。所有 磁畴都沿外磁场方向排列时则达到 饱和磁化状态。,-磁性很强,4.去除外磁场：分裂成许多磁畴。由于掺杂和内应力等原因，磁畴之间