大学物理第十四章磁介质.ppt

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1、第十四章磁介质磁介质——能与磁场产生相互作用的物质。磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化。不同磁介质磁化后对原外磁场的存在不同的影响14-1磁介质的磁化和磁导率一、磁场中的磁介质介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度二.磁介质的磁导率和磁介质分类磁导率——描述不同磁介质的导磁性能真空磁导率介质的相对磁导率根据的大小和方向可将磁介质分为三大类（1）顺磁质（2）抗磁质（3）铁磁质介质的绝对磁导率三.磁介质磁化的微观机制(掌握要点)分子圆电流和磁矩分子磁矩轨道磁矩自旋磁矩——电

2、子绕核的轨道运动——电子本身自旋无外磁场有外磁场1.顺磁质的磁化无外磁场作用时，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。分子磁矩在外磁场作用下分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致，顺磁质磁化结果，使介质内部磁场增强。2.抗磁质及其磁化在外磁场中，抗磁质分子会产生附加磁矩电子绕核的轨道运动电子本身自旋外磁场场作用下产生附加磁矩电子的附加磁矩总是削弱外磁场的作用。抗磁性是一切抗磁介质共同具有的特性。总与外磁场方向反向四：磁化强度矢量分子磁矩的矢量和体积元意义:磁介质中单位体积内分

3、子磁矩的矢量和.顺磁质五.磁化电流(束缚电流)抗磁质磁化面电流js磁化面电流密度14-2磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理1.介质中的安培环路定理推导抗磁质传导电流磁化电流引入辅助物理量磁场强度有磁介质时的安培环路定理只与穿过的传导电流代数和有关.在有介质的稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径的线积分（即环流）等于包围在环路内各传导电流电流的代数和，而与磁化电流无关。14-3磁介质的磁化规律以及磁化率和磁导率磁化率引入相对磁导率引入绝对磁导率例1有两个半径分别为和的“无限长”同轴

4、圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流时，试求（1）磁介质中任意点P的磁感应强度的大小；（2）圆柱体外面一点Q的磁感应强度.II解II同理可求14-4铁磁质1.磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。B和H不是线性关系。一、铁磁质的一般规律2.有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。3.有磁滞,剩磁、磁饱和等现象。注意：铁磁物质磁化规律复杂，一般通过实验进行研究每种铁磁质当

5、温度升高到一定程度时，由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。.......矫顽力饱和磁感应强度剩磁二、磁滞回线由于磁滞，时，磁感强度，叫做剩余磁感强度(剩磁).当外磁场由逐渐减小时，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.磁滞损耗：在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。磁滞伸缩：铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做换能器，在超声及检测技术中大有作为。三

6、.铁磁性材料分类及用途OO不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.O软磁材料硬磁材料矩磁材料r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小。用于作变压器的铁芯。继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。(1)软磁材料纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。(2)硬磁材料钨钢，碳钢，铝镍钴合金(3)矩磁材料Hc不大，磁滞回线是矩形。用于记忆元件，矫顽力(Hc)大，剩磁Br大磁滞回线的面积大，损耗大。用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的

7、永久磁铁，永磁扬声器。锰镁铁氧体，锂锰铁氧体临界温度(铁磁质的居里点)每种磁介质当温度升高到一定程度时，由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。不同铁磁质具有不同的转变温度如：铁为1040K，钴为1390K，镍为630K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。抗磁质顺磁质非常数，铁磁质归纳：