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1、第13章稳恒电流的磁场磁介质中的磁场第5篇电磁学(磁学4)（MagneticFieldinMagneticMedium）§13.5磁介质中的磁场物质的磁性来源于分子电流。分子电流等效一个圆电流，产生分子电流磁矩，简称“分子磁矩”。分子磁矩1、磁介质的磁化-分子磁矩包含轨道磁矩和自旋磁矩。在外磁场作用下，分子磁矩沿外磁场方向取向，产生附加磁场磁介质的磁化磁介质中的磁场：的大小和方向随磁介质的不同而异。2、三种磁介质如:锰、铬、铂、氮如:水银、铜、硫、氢、金、银如:铁、镍、钴、铁氧体顺磁质抗磁质铁磁质与同方向,使与反方向,使与同方向,且使对任何均匀各向同性的磁介质均有叫磁介质的相对磁
2、导率，随介质种类或状态而异。螺线管内充满均匀磁介质后的磁场式中称为磁介质的磁导率顺磁质如：铝抗磁质如：铜铁磁质如：纯铁真空3、磁介质磁化的微观机理(简述)抗磁质:轨道磁矩和自旋磁矩相互抵消,分子没有磁矩,加上外磁场时,分子产生感应磁矩与外磁场方向相反,使合成磁场略有减弱.超到材料r=0B=0完全抗磁性顺磁质分子固有磁矩,但无外磁场时,分子磁矩取向混乱,相互抵消,加上外磁场,分子磁矩趋向外场方向,使磁介质中的合成磁场略有加强即:抗磁质分子固有磁矩等于零无外磁场：铁磁质(后述)4、矢量及其环路定理以充满相对磁导率为的磁介质的螺线管为例,管内真空时的磁感应强度为.磁介质磁化后的宏观效
3、果是：介质表面出现环形电流Is（电流密度为）。磁化电流面密度取积分回路abcd如图,由安培环路定理磁化电流不易测量,要消去对顺磁质令称为磁场强度,单位是A/m磁介质中的安培环路定理是一个辅助量,描述磁场性质的量是而非注意:的环流只与积分回路L内包围的传导电流有关,与磁化电流无关。或者说磁化电流对的环流无贡献例题、一半径为R1的无限长圆柱形直导线，外面包一层半径为R2，相对磁导率为r的圆筒形磁介质。通过导线的电流为I。求磁介质内外磁感应强度的分布。解R2R1Iorr
4、R2R1Iorr5、铁磁质（1）磁畴铁磁质相邻原子间存在很强的交换耦合作用，使得无外场时自旋磁矩在小范围内自发排列形成一些很小的自发磁化区域磁畴无外场时，磁畴取向混乱，有外场时，磁畴趋向外场方向，形成更大的磁畴，大大加强了原来的磁场。铁磁质的磁化与温度有关，温度升高，磁化能力减弱，温度达到某一值时，铁磁性消失，介质退化成顺磁质。这个温度叫居里点铁的居里点为1040K，钴的居里点为1388K镍的居里点为631K磁畴体积：10-12~10-8m3包含原子：1017~1021个自发磁化区近代科学实验证明，铁磁质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。在没有外磁场的条件下铁磁质中电子自旋磁矩可
5、以在小范围内“自发地”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”——磁畴自发磁化的原因是由于相邻原子中电子之间存在着一种交换作用（一种量子效应），使电子的原子磁矩平行排列起来而达到自发磁化的饱和状态单晶和多晶磁畴结构的示意（2）磁化曲线（B~H曲线）铁磁质的很大，且非常数，曲线非线性顺、抗磁质的是一常数，为一直线顺磁质抗磁质铁磁质（3）磁滞回线铁磁质在交变磁场中磁化一周，B随H变化的曲线形成一回线磁化过程示意a：未磁化时状态b：畴壁的可逆位移阶段—OA段c：不可逆的磁化——AB段d：磁畴磁矩的转动——BC段e：趋于饱和的阶段——CS段等于每个磁畴中原有的磁化强度在外磁场撤消后，铁磁质
6、内掺杂和内应力或因为介质存在缺陷阻碍磁畴恢复到原来的状态磁滞回线HHc-HcSBSBrB-BS-Br0B落后于H的变化，称为磁滞现象。Br—剩余磁感强度（remanentmagneticinduction）Hc—矫顽力（coerciveforce）磁滞是由于晶体缺陷和内应力、以及磁畴在外磁场减退时就近沿易磁化方向排列而造成的。“磁滞损耗”（hysteresisloss）正比于B~H回线所围的面积。B的变化落后H的变化磁滞剩磁矫顽力不同的铁磁质，有不同的磁滞回线，不同回线面积称为磁滞损耗。软磁质：BrHcHcHBo磁导率大，小，小，磁滞回线细长，磁滞损耗低，适合用于制造变压器、交流
7、电机的铁心磁滞回线BHBrHcHc磁导率大，矫顽力大，剩磁也大，面积肥大，磁滞损耗大，适合用于制造永久磁铁，磁电式仪表等。硬磁质：BrHcHcHBo磁滞损耗大，不容易退磁，适合于制作记录磁带及计算机的记忆元件矩磁材料：BHO作业：p104~109页选11，13，计21，27磁畴影响铁磁质磁性的因素温度对磁性有影响——居里点高过居里点铁磁性就消失，变为顺磁质。如纯铁的居里点为1043K，镝的居里点为89K；强烈震动会瓦解磁畴尺寸影响磁畴结构性——介观尺度下有新现象介观尺度：即介于宏
