chapter1 物质磁性概述课件.ppt

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1、第一节基本磁学量第二节磁化状态下磁体中的静磁能量第三节物质按磁性分类第四节磁性材料的磁化曲线和磁滞回线返回放映结束第一章物质磁性概述一、磁矩μm(magneticmoment)永磁体总是同时出现偶数个磁极。磁体无限小时，体系定义为磁偶极子磁偶极矩：方向：-m指向+m单位：Wb∙m+m-ml第一节基本磁学量(仿照静电学)德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学、拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作下，首次观测到磁单极子的存在，及这些磁单极子在一种实际材料中出现的过程。该研究成果发表在2009年9月3日出版的《科学》杂志上。用环形电流描述磁偶极

2、子：磁矩：单位：A∙m2二者的物理意义：表征磁偶极子磁性强弱与方向电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必有一个磁矩（轨道磁矩），但自旋也会产生磁矩（自旋磁矩），自旋磁矩是基本粒子的固有磁矩。二、磁化强度M(magnetization)（描述宏观磁体磁性强弱程度）单位体积的磁体内，所有磁偶极矩的jm或磁矩μm的矢量和，分别为：磁极化强度：磁化强度：二者物理意义：描述磁体被磁化的方向与强度比磁化强度σ:单位质量磁体内具有的磁矩矢量和。三、磁场强度H与磁感应强度B均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）1、H：静磁学定义H为单位点磁荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在

3、该处所受磁场力方向一致。计算磁偶极子产生的磁场强度：如图有：r-m+ml·空间某一点的磁位势：H沿r方向以及使θ角增加方向的分量计算：在球坐标系中：由于矢量H沿任何方向的分量等于磁位势在该方向上单位长度的减少率，故H沿r方向和沿角增加方向的分量分别是：：在从－m到＋m的位移矢量延长线上：在l的中垂面上实际应用中，往往用电流产生磁场，常见的几种电流产生磁场的形式为：(1)无限长载流直导线：方向是切于与导线垂直的且以导线为轴的圆周。(2)直流环形线圈圆心：r为环形圆圈半径，方向由右手螺旋法则确定。(3)无限长直流螺线管：n：单位长度的线圈匝数，方向沿螺线管的轴线方向。规定H

4、的单位在SI制中，用1A的电流通过直导线，在距离导线r=米处，磁场强度即为1A/m。2、磁感应强度BSI制中，自由真空中M=0，B与H平行，磁体内部，B与H不一定平行，单位：B：T或Wb∙m－2；H：A/m；M：A/m；J：Wb∙m－2H只是一个辅助量，通常用来计算电流的磁效应，涉及磁场与其它物理量的相互作用时，一般需要使用磁感应强度B。磁学量的单位制：使用Gauss单位制时，此时，B的单位为G或Gs，H的单位为Oe，μ0=1G/Oe4πM的单位为G，4πM为非有理化的磁化强度。SI制与Gauss制间的转换B：1G=10-4TH：103A∙m-1的H有4πOe的值，10

5、3/4πA∙m-1=79.577A∙m-1=1Oe和磁矩μm：在Gauss单位制中μ0=1G/Oe，则磁偶极矩与磁矩无差别，通称为磁矩，单位为电磁单位（e.m.u）1e.m.u(磁偶极矩)＝4π×10－10Wb∙m1e.m.u(磁矩)＝10－3A∙m2J:1G=4π×10-4TM:1G=103A∙m-1磁化强度M和磁极化强度J：Gauss单位制中，磁极化强度（J）与磁化强度（M）相同，单位：G四：磁化率χ与磁导率μ磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）。其中χ称为磁体的磁化率，是单位H在磁体内感生的M，表征磁体磁化难易程度的一个磁学量。定义：μ＝（1＋χ)＝B/μ

6、0H(相对磁导率，表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度）单位：无量纲SI制中,绝对磁导率：μ绝对＝B/H单位：T∙m/A或H/m∴μ＝μ绝对/μ0磁导率的不同定义：1、起始磁导率μi2、最大磁导率μmax3、复数磁导率4、振幅磁导率μa6、可逆磁导率μrev所有磁导率的值都是H的函数：5、增量磁导率μΔ一、外磁场能H磁体由于本身的磁偶极矩jm与H间的相互作用，产生一力矩：第二节磁化状态下磁体中的静磁能量θ=0°，L最小，处于稳定状态θ≠0，L≠0，不稳定，会使磁体转到与H方向一致，这就要做功，相当于使磁体在H中位能降低。即：磁体在磁场中磁位能：（逆时针方向为正）∴单位体积

7、中外磁场能（即磁场能量密度）FH是各向异性的能量二、退磁场与退磁能量1、退磁场有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，表面将产生磁极，从而使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场，起减退磁化的作用，称为退磁场Hd。其中N为退磁因子，只与磁体几何形状有关。退磁场Hd产生条件：（1）n·M≠0（2）divM≠0Hd的大小与磁体形状及磁极强度有关。若磁化均匀，则Hd也均匀，且与M成正比：2、简单几何形状磁体的退磁因子N对于旋转椭球体，三个主轴方向退磁因子之和：由此可求出：球体：N=1/3细长圆柱体：Na=Nb=1/2,Nc=0薄圆板体：Na=