磁场中的磁介质 课件.ppt

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1、竞赛报名与辅导通知1、每周五下午（5-8节，B/100）的竞赛提高班照常（本周五补习近代物理部分）3、第10、11、12、13周周末开设赛前练习与辅导：地点：A/106时间：11月13日（周六）8:30-11:30；1:30-4:3011月20日（周日）同上11月27日（周日）同上12月4日（周日）同上参加竞赛同学可于本周五上课时补报名（报名费50元/人）磁介质I0I0r—相对磁导率附加磁场磁化：在磁场作用下，物质产生磁性或磁性发生变化的现象。保持传导电流I0不变，在长直密绕螺线管内充满均匀各向同性磁介

2、质后，管内磁场变为：磁介质中总场外场磁化引起附加场外场源I0（传导电流）磁介质磁化磁场磁化效果：在磁介质的界面或体内出现宏观电流，产生附加磁场介质的磁化过程和极化过程类似：为反映磁介质被磁化的程度，定义磁化强度矢量：单位体积中分子磁矩的矢量和：单位：Am-1五.磁介质的磁化规律实验表明，对各向同性线性磁介质：注意：上式不适用于铁磁质，因为其和是非线性、非单值关系。m—磁化率m>0顺磁质，m<0抗磁质4磁化电流源于分子电流的有序排列，是一种等效的宏观电流分布，在激发磁场、受磁场作用方面和传导电流完全

3、等效。与传导电流不同之处是：不产生焦耳热，不伴随电荷的宏观位移。由于磁化电流是磁介质磁化的结果，所以磁化电流和磁化强度之间一定存在着某种关系。即磁化强度M在量值上等于磁化面电流密度。磁化电流线密度的大小等于磁化强度的切向分量。5磁化强度的环流为磁化强度的环流(磁化强度沿闭合路径l的线积分)等于该闭合路径l所包围的磁化电流的代数和。磁介质中的高斯定理磁力线无头无尾。穿过任何一闭合曲面的磁通量为零。单位：安培/米(A/m)磁介质中的安培环路定理定义磁场强度——沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径所包

4、围的传导电流的代数和。m—磁化率令：r——相对磁导率——磁导率１、密绕长直螺线管内充满介质的磁感应强度：２、环形螺线管内部充满介质的磁感应强度：３、无限长的载流圆柱体外充满介质的磁场：外部为内部为8++++++++++++++++++【例2】长直电缆由半径为R1和R2的两金属圆柱筒组成，筒间充满均匀顺磁介质，电流从内芯流过再沿外壁流回。求介质中磁场分布及介质表面的束缚电流。解：方向沿圆的切线方向方向与B相同（顺磁质）方向垂直向外即与轴平行向上磁介质内表面的总束缚电流：同理外表面方向垂直向里即与轴平行

5、向下nM【例5】均匀面电流沿无限大导体薄片流动i，面上方为真空，下方充满磁导率为的均匀无限大抗磁质。试求真空和介质中的H和B，并计算与导体相邻的介质表面层的磁化面电流密度js。解：1）i传导电流jsijS×磁化电流H1H2Mn(2)计算与导体相邻的介质表面层的磁化面电流密度jsj与i反向四、铁磁质—强磁质1、高值铸钢r=5002200，硅钢r=7000，坡莫合金r=105因此很小的电流就能在铁磁质中产生很强的磁场。2、非线性相对磁导率r要随磁场的强弱发生变化，因此B和H的关系是非线性的。作为

6、信号传输器件时，如变压器铁芯，要尽量工作在线性段，以减小信号的失真。3、有磁滞—有剰磁现象一般说来，抗磁质和顺磁质在外磁场消失时，磁性也消失。但铁磁质不同，外磁场消失后，还会保留部分磁性，这就是磁滞现象。Br—剩磁Hc—矫顽力(使铁磁质中的磁场完全消失所需加的反向磁场的大小)不同铁磁质的磁滞回线的形状是不同,它们各具有不同的剩磁Br和矫顽力Hc。根据磁滞回线的胖瘦可把铁磁质分为硬磁材料和软磁材料。-Hc磁滞回线BrBH铁磁性材料类别：O软磁材料O硬磁材料O矩磁铁氧体材料实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形

7、状相差很大.软磁材料的磁滞回线比较瘦，剩磁和矫顽力都很小，常用来作变压器和电磁铁的铁心。硬磁材料的磁滞回线显得胖，有较大的剩磁和矫顽力，常用来作永久磁体、记录磁带或电子计算机的记忆元件。【例5】图示为三种不同的磁介质的B~H关系曲线，其中虚线表示的是B=oH的关系。a、b、c各代表哪一类磁介质的B~H关系曲线：a代表的B~H关系曲线。铁磁质b代表的B~H关系曲线。c代表的B~H关系曲线。顺磁质抗磁质抗磁质和顺磁质的B和H间是线性关系,相对磁导率r与1相差不大。在一般性(精度要求不高)的问题中，可以把抗

8、磁质和顺磁质的相对磁导率r看作是1。BHabc对铁磁质，B和H间是非线性的,相对磁导率r»1。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”。磁畴的线度约10-4m。铁磁质磁化的机制——铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消，能量最低，不显磁性。无外磁场有外磁