大学物理第17磁介质

1、17.1、17.2 磁介质对磁场的影响磁介质对磁场的影响BIIoBII真空真空介质介质1.磁介质磁介质:实体物质在磁场作用下呈现磁性实体物质在磁场作用下呈现磁性,该物体称磁介质。该物体称磁介质。2.磁化磁化:磁介质在磁场中呈现磁性的现象称为磁化。磁介质在磁场中呈现磁性的现象称为磁化。BBBo一、磁介质中的磁感应强度一、磁介质中的磁感应强度3.磁介质中的磁感应强度磁介质中的磁感应强度:Bo载流体在真空中产生的磁感应强度；载流体在真空中产生的磁感应强度；B磁化电流产的附加磁感应强度；磁化电流产的附加磁感应强度；B介质内的合磁感应强度；介质内的合磁感应强度；实验发现：实验发现：磁介质中的磁感应强度：

2、磁介质中的磁感应强度：orBB称磁介质的相对磁导率r称磁介质的绝对磁导率 or注意：注意： r只与磁介质的种类有关。只与磁介质的种类有关。4.磁介质分类磁介质分类:第一类第一类:顺磁质和抗磁质顺磁质和抗磁质, 磁化后产的磁性都很弱磁化后产的磁性都很弱,属于弱磁材料属于弱磁材料;(1)顺磁质顺磁质:方向一致称顺磁质与 BBo如如:铝、铝、 氧氧 等。等。顺磁质顺磁质 r如：如：氧、铝等氧、铝等（r=1 10-5）抗磁质抗磁质 r如：如：铜铜r=1 10-5方向相反称抗磁质与 BBo(2)抗磁质抗磁质:如如:汞、铜、氢等汞、铜、氢等铁磁质铁磁质 r1 ,如如 :纯铁纯铁（r= 10）第二类第二类:

3、铁磁质铁磁质, 磁化后能产生极强的磁性磁化后能产生极强的磁性,是强磁性材料。是强磁性材料。如如:纯铁、硅钢、坡莫合金。纯铁、硅钢、坡莫合金。17.4 磁介质中的安培环路定磁介质中的安培环路定理理dIMdrLI0BBBo有磁介质时的恒定磁场中，任意点磁感应强度：有磁介质时的恒定磁场中，任意点磁感应强度：IrBL 0d siIIo 自由电流自由电流 Io的的磁场磁场 束缚束缚(磁化）电流磁化）电流I 磁场磁场 安培环路定理安培环路定理:LsrdMIIrMBLd)(0 LLIld)MB(00 MBH 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

4、，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)HB 无限长直电流的磁场无限长直电流的磁场圆电流中心的磁场圆电流中心的磁场长螺线管电流中部的磁场长螺线管电流中部的磁场环形长螺线管中部的磁场环形长螺线管中部的磁场aIH 2 RIH2 nIH nIH aIB 2 RIB2 nIBnIB无限大均匀磁介质中磁场的毕无限大均匀磁介质中磁场的毕 萨定律萨定律34rrlIdBd llrrlIdBdB34 0Il dHL0 l dEL 0qSd

5、DS0 SdBS DEHB EBDH 1 例例1 一环形螺线管，管内充满磁导率为一环形螺线管，管内充满磁导率为，相对磁导，相对磁导率为率为r的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。的顺磁质。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单位长度上的导线匝数为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。柱体的磁导率为均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为，柱，柱外为真空。外为真空。求：

6、柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。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 203. 有有剩磁、磁饱和及磁滞现象剩磁、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.温度超过温度超过居里点居里点时，铁磁质转变为顺磁质。时，铁磁质转变为顺磁质。1

7、. 磁导率磁导率不是一个常量不是一个常量，它的值不仅决定于原线，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。17、5 铁磁质铁磁质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rB1、磁滞回线、磁滞回线2 2、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，使得在无外磁场作用时

8、，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

9、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、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）。饱和磁大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，感应强度大，矫顽力矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（长，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还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。的磁芯、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，磁滞回线是矩形。用于用于计算机中的计算机中的记忆元件记忆元件，磁化时极性的反转构成磁化时极性的反转构成了了“0”与与“1”HBCHCH 矫顽力矫顽力(Hc)大（大（102A/m)，剩磁剩磁Br大大磁滞回线的面积大，损耗大。磁滞回线的面积大，损耗大。还用于磁电式电表中的永磁铁。还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，