有磁介质的安培环路定律(大学物理下)

1、定义定义: 磁化强度磁化强度1mAVpMm四、四、磁化强度磁化强度Is沿轴线单位长度上的磁化电流（磁化面电流密度）沿轴线单位长度上的磁化电流（磁化面电流密度）ssmsmIlSlSIVpMlSIpsI 磁化强度磁化强度 M 在量值上等于磁化面电流密度。在量值上等于磁化面电流密度。lI Is sSI Is s取如图所示的积分环路取如图所示的积分环路badcb:baIbaMl dMsl 磁化强度对闭合回路磁化强度对闭合回路L的线积分，等于穿过以的线积分，等于穿过以L为周界的任意曲面的磁化电流的代数和。为周界的任意曲面的磁化电流的代数和。五、五、磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理1、磁化强度

2、与磁化电流的关系、磁化强度与磁化电流的关系abcdMsI取如图所示的积分环路取如图所示的积分环路badcb:LLsbaIIl dB)(0l dMIl dBLLL00LLIldMB)(0baIldMsLsIabcdMIMBH 0 定义定义磁场强度磁场强度 LLIl dH0 在稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径在稳恒磁场中，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。流电流的代数和，而与磁化电流无关。单位单位：安培：安培/米米(A/m)六、磁场强度、磁感应强度的关系六、磁场强度、磁感应强度的关系

3、HMMBH 0 HB 介质的磁导率介质的磁导率介质的磁化率HB0HB)1 (0r r0电介质中的电介质中的高斯定理高斯定理磁介质中的磁介质中的安培环路定理安培环路定理 SiSqqSdE)(01 LsLLIIl dB00 LLIl dHqSdDSHHBr 0r 称为相对磁导率称为相对磁导率r 0 磁导率磁导率EEDr 0 称为相对电容率称为相对电容率或相对介电常量或相对介电常量r 课堂练习课堂练习：同轴的两筒状导线通有等值反向的电流：同轴的两筒状导线通有等值反向的电流I,两圆筒间充以相对磁导率为两圆筒间充以相对磁导率为 r的磁介质的磁介质，求求 的分布。的分布。B1RrII2R rIrRrIII

4、例例1 一环形螺线管，管内充满相对磁导率为一环形螺线管，管内充满相对磁导率为r的磁介的磁介质。环的横截面半径远小于环的半径。单位长度上的质。环的横截面半径远小于环的半径。单位长度上的导线匝数为导线匝数为n。 求：环内的磁场强度和磁感应强度求：环内的磁场强度和磁感应强度rHl dHL 2 NI rNIH 2 nI HHBr 0 rO解：解：例例2 一无限长载流圆柱体，通有电流一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流，设电流 I 均匀分布在整个横截面上。柱体的相对磁导率均匀分布在整个横截面上。柱体的相对磁导率r，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁

5、感应强度。应强度。解：解：IR0 I rH Rr rHl dHL 2 I IRr22 22 RIrH 22 RIrB 在分界面上在分界面上H 连续连续, B 不连续不连续Rr IrH 2rIH 2 rIB 20 IR0 Hr HRrRI 2OBRrRI 2ORI 20例例3、长直同轴电缆由两同心导体组成，内层是半径、长直同轴电缆由两同心导体组成，内层是半径为为R1的导体圆柱，相对磁导率为的导体圆柱，相对磁导率为 r1，外层是半径分，外层是半径分别为别为R2、R3的导体圆筒，相对磁导率也为的导体圆筒，相对磁导率也为 r1，两导，两导体内的电流等值反向，电流强度为体内的电流等值反向，电流强度为I，

6、两导体间充满，两导体间充满相对磁导率为相对磁导率为 r2的磁介质，求各个区域的磁感应强的磁介质，求各个区域的磁感应强度度B。R1R2R3对于均匀磁介质而言，对于均匀磁介质而言，0BBr0六、六、 铁磁质铁磁质400 600 800 1 000H/(Am-1)1510 5B/10-4TB=f (H)顺磁质的顺磁质的B-H曲线曲线01、磁化曲线磁化曲线装置装置：环形螺绕环环形螺绕环; 铁磁质铁磁质Fe,Co,Ni及及稀钍族元素的化合物，能被强烈地磁化稀钍族元素的化合物，能被强烈地磁化RNIH 2 实验测量实验测量B,如用感应电动势测量如用感应电动势测量或用小线圈在缝口处测量；或用小线圈在缝口处测量

7、；Hr HBor 由由 得出得出 曲线曲线铁磁质的铁磁质的 不一定是个常数，不一定是个常数，它是它是 的函数的函数Hr 六、六、 铁磁质铁磁质原理原理: 励磁电流励磁电流 I; 用安培定理得用安培定理得HRIIHr HBHr,B 初始磁初始磁化曲线化曲线a.bcdBOH.SBSHe.rB fCHSB .SH 矫顽力矫顽力CH 饱和磁感应强度饱和磁感应强度磁滞回线磁滞回线剩剩 磁磁rB2、磁滞回线磁滞回线HBcHcH rBSBB的变化落后于的变化落后于H，从而具有剩磁，从而具有剩磁，即即磁滞效应磁滞效应。每个。每个H对应不同的对应不同的B与磁化的历史有关。与磁化的历史有关。磁滞回线磁滞回线-不可

8、逆过程不可逆过程在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的磁滞损耗磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。与磁滞回线所包围的面积成正比。铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状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，称为会随之变化，称为磁致伸缩磁致伸缩（10-5数量级）它可用做数量级）它可用做换能器，在超声及检测技术中大有作为。换能器，在超声及检测技术中大有作为。3 3、磁、磁 畴畴 根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的在很强的“交换耦合作用交换耦合作用”，使得在无外磁场作用，使得在

9、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，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。形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。 这些区域称为这些区域称为“磁畴磁畴”多晶磁畴结构多晶磁畴结构 示意图示意图显示磁畴结构的铁粉图形显示磁畴结构的铁粉图形纯铁纯铁硅铁硅铁钴钴三种铁磁性物质的磁畴三种铁磁性物质的磁畴Si-Fe单晶单晶( (001) )面的面的磁畴结构磁畴结构箭头表示箭头表示磁化方向磁化方向临界温度临界温度(铁磁质的铁磁质的居里点居里点) 每种磁介质当温度升高到一定程度时，由高磁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

10、列特殊状态全部消失，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。而变为顺磁性。不同铁磁质具有不同的转变温度不同铁磁质具有不同的转变温度如：铁为如：铁为 1040K，钴为，钴为 1390K， 镍为镍为 630K 用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过程、磁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。滞现象、磁滞损耗以及居里点。3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。铁磁质的特性铁磁质的特性2. 有很大的磁导率。有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强放入线圈中时可以使磁场增强102 104倍。倍。4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。温度

11、超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。1. 磁导率磁导率不是一个常量，它的值不仅决定于原线不是一个常量，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。圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和和H 不是线性关系。不是线性关系。4、铁磁质的分类及其应用、铁磁质的分类及其应用软磁材料作变压器的。软磁材料作变压器的。纯铁，硅钢坡莫合金纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。，铁氧体等。 r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，应强度大，矫顽力矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（损耗小（HdB面积小）。面积小）。还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。磁芯、磁棒。HBcH cH(1)软磁材料软磁材料(2)硬磁材料硬磁材料作永久磁铁作永久磁铁钨钢，碳钢，铝镍钴合金钨钢，碳钢，铝镍钴合金(3)矩磁材料矩磁材料作存储元件作存储元件Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。不大，磁滞回线是矩