第六章（磁介质）ppt课件.pptx

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1、第六章磁介质本章目录§6.1磁介质分子电流理论§6.2磁介质特性分析§6.3磁场边界条件与磁能§6.1磁介质分子电流理论二、环路定理及“高斯定律”前面，我们介绍了真空中的环路定理及高斯定理。在有磁介质存在时，这两个定理仍然成立，只是对相应的物理量有新的理解。环路定理：其中，高斯定理：三、应用举例小结：（1）以顺磁质为例，介绍了磁介质的磁化理论——分子电流理论。（2）磁介质存在时的环路定理及高斯定律。（3）其中最重要的是环路定理：§6.2磁介质特性分析本节先简介磁介质的一般特性，然后从微观角度介绍顺磁效应和抗磁效应，最后介绍应用十分广泛的铁磁质的磁化规律。一、一般特性二、抗磁质的磁化对

2、抗磁介质来说，无外磁场时，各电子的磁矩矢量和为0，即分子磁矩,分子不显磁性。ei产生反向电子附加磁矩i产生反向电子附加磁矩iei三、铁磁质的特性.a.b.c.MHosH.....HabcdoM....cH..Habcdeof.....cH..HabcdeoMM05101520磁强计Acefgc—饱和磁滞回线。csrHM.......cHrMM..MHabcdefgo如果M未达到饱和，就使H减小，就会形成另一条磁滞回线，这样的磁滞回线有很多，将顶点连接而成的曲线叫标准磁化曲线。由此可见，M与H的关系不是线性的，而且也不是单值的。即磁化率与H有关，与磁化历史有关。退磁方法（略）铁磁材料分

3、类(1)软磁材料特点：矫顽力小，磁滞回线窄。应用：变压器的铁芯。高频：铁氧体（复合材料，是一种非金属复合材料)。中频变压器、天线。低频：硅钢片、纯铁。(2)硬磁材料特点：矫顽力大，磁滞回线宽。应用：作永久磁铁，永磁喇叭；电动机定子。硬磁性材料如钕铁硼合金、碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。(3)矩磁材料特点：剩余磁化强度大，接近饱和磁化强度，矫顽力小，磁滞回线接近于矩形。应用：磁性存储器。铁磁质反复磁化，分子运动加剧，温度升高，因此放出热量，损失能量，叫磁滞损耗——与磁滞回线围成的面积成正比。四、磁畴磁畴理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。从原子结构来看，铁原子的最外层有两个电子，

4、会因电子自旋而产生相互作用。这一相互作用的结果使得许多铁原子的电子自旋磁矩在许多小的区域内整齐地排列起来，形成一个个微小的自发磁化区，称为磁畴，相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同。在无外磁场时，各磁畴的排列是不规则的，各磁畴的磁化方向不同，产生的磁效应相互抵消，整个铁磁质不呈现磁性。当铁磁质处于外磁场中时，那些自发磁化方向和外磁场方向成小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方向进一步转向外磁场方向。另一些自发磁化方向和外磁场方向成大角度的磁畴其体积则逐渐缩小。这就使得与外磁场方向接近一致的总磁矩得到增加，对外表现出磁化。磁化过程可改变介质中晶格间距，因而会改变

5、介质的体积，此为磁致伸缩。取消外场时，各磁畴边界未能完全恢复，故保留一定磁性，即有剩余磁化强度存在。当铁磁质的温度升高到某一温度时，分子热运动使磁畴消失，由铁磁质变为顺磁质，该温度叫做居里点。当温度低于居里点时，又出现磁畴，由顺磁质转变为铁磁质。§6.3磁场边界条件与磁能在两种磁介质的分界面上，不论磁感矢量还是磁场矢量穿过分界面时要发生变化，它们要满足确定的关系式，这些关系式称为磁场的边界条件。本节除了介绍磁场边界条件外，还介绍磁场能量的计算方法。一、边界条件（1）磁感矢量的法向分量连续。即：或：（2）如边界上不存在传导电流，则磁场强度的切向分量连续。即：或：证明如下：Gauss定理

6、：因为高度无限小，只考虑上下两面的积分。nh用类似的方法，可以证明：（1）如果两种电介质的分界面上没有自由电荷，则电位移矢量的法向分量连续。即：（2）如果两种电介质的分界面处没有变化的磁场，则电场强度矢量的切向分量连续。即：——电场的边界条件。二、磁场折射定律磁场的边界条件：折射定律：在两种磁介质的分界面上，磁场与分界面法线夹角的正切之比，等于分界面两侧磁介质的磁导率之比。三、磁屏蔽若用铁磁质（例如熟铁）围成一个封闭的空腔，由于铁磁质的磁导率很高，因此具有汇聚磁力线的作用，因此空腔外面的磁力线难于穿过腔壁进入腔内，使腔内免受腔外磁场的影响，反过来，若空腔内存在磁场，那么磁力线也不易穿

7、出腔壁，因而腔外空间免受腔内磁场的影响，这就是磁屏蔽。静电屏蔽可以达到理想的效果，但磁屏蔽效果较差。为了提高屏蔽效果，经常采用多层屏蔽的方式。三、磁场能量另一方面：自感储能：由于细螺绕环的磁场全部集中在管内，而且管内磁场强度、磁感应强度的大小是均匀的，所以单位体积磁场的能量为：——磁场能量密度这一结论由特例得到，但适合于任意磁场。普遍表达式：磁场能量：从磁场储能的角度理解两个载流线圈储存的磁场能量：设线圈1产生的磁场为，线圈2产生的磁场为，则：自感储能总是