电磁学-第7章磁介质

第七章磁介质

§1磁介质存在时静磁场的基本规律§2顺磁性与抗磁性§3铁磁性与铁磁质§4磁路及其计算§5磁场的能量和能量密度§1磁介质存在时静磁场的基本规律(2)解释现象

(1)分子电流观点2.用分子电流观点解释磁化现象1.磁化现象一、磁介质的磁化磁化强度在磁场的作用下能发生变化并能够影响磁场的物质叫磁介质，磁介质在磁场的作用下能发生变化称为磁化。

设螺线管内充满均匀磁介质，发生均匀磁化，磁介质内部分子电流的效应相互抵消，磁介质表面相当于有一层面电流通过，这是因为磁化而出现的宏观电流，叫做磁化电流。

除磁化电流之外的电流叫做传导电流。

3.磁化的描述其单位为：

常用：其中n——单位体积内的磁分子数。

[讨论]单位体积内磁分子的分子磁矩之矢量和，即定义为：

二、磁化电流

①磁介质体内

因此，穿过S面的总磁化电流为[注]根据斯托克斯公式:

②两磁介质分界面处磁化面电流分布磁介质1磁介质2图7-2

磁化面电流密度（单位长度上的电流）：

θ1θ2

磁化面电流示例：

θθ

Z图7-3

ⅱ）均匀磁化长条形棒（如：圆柱形）X图7-4

介质内总磁场：1.高斯定理2.安培环路定理由第五章知：介质内总磁场满足：即

得磁介质中的安培环路定理(1)介质内的总场决定磁化状态。

说明：

四、介质的磁化率与磁导率

解：环内取一点，作与环同心的圆周环路，由安培环路定理得对环外取一点作类似环路，可得到环外的点有

r每匝的自感磁通：整个螺绕环的自感磁链：自感：

空心螺绕环的自感：

五、静磁场与静电场方程的对比静磁场静电场作业P320：7.1.2、7.1.4、7.1.7§2顺磁性与抗磁性一、顺磁性各种磁介质的内部结构不完全相同，按磁性可将介质分为二类:第一类分子，各电子磁矩不完全抵消，整个分子存在固有磁矩。第二类分子中，各电子磁矩互相抵消，分子的固有磁矩为零。

图7-5

υ

r

e

i

二、抗磁性

抗磁性起因于电子轨道运动在外磁场作用下的变化。经典物理解释：

抗磁性存在于一切磁介质中，只是如果顺磁性超过抗磁性就成为顺磁质。顺磁性弱于抗磁性则是抗磁质。§3铁磁性与铁磁质一、铁磁质的磁化性能

研究铁磁质磁化规律的实验装置如图所示：

其中I0由电流表测出，n已知，则可知H

；而R、ε决定I0，故改变R、ε即可改变H（包括改变电源的极性连接）。

R

K原副GN1N2I0ε图7-8

测得磁通，再由已知副线圈匝数、截面积，便可得B。测各对应的B，描点作图即可研究样品铁磁质的磁化规律。

开始应使样品处于未磁化状态：因磁化与历史有关，为方便研究，要求在研究前应除去已有磁性，方法为:

2.起始磁化曲线

起始磁化曲线：

B

OA非线性

线性区

SCHSH图7-9

如图7-10(a)所示。

MOACBSHMS图7-10(a)

[注]3.磁滞回线QˊSˊCHCOB

R

BR

B1ˊB1

H1S

HS退磁段反向磁化正向磁化图7-11

此曲线为磁化一周的情况，闭合曲线被称为磁滞回线。

(1)“磁滞”的含义指：

[说明]S＇

这种“跟不上”并非时间上滞后，是非线性、非单值所致。

(2)上述回线为对应顶点S和S‘之最大磁滞回线，当H达不到Hs而即减小时，回线也小（如下图）。图7-12综上可见：铁磁质M、B与H的的关系不但非线性，而且非单值。M、B的数值除了与数值H有关外，还决定于该介质的磁化历史。铁芯在交变磁场中有能量损耗——铁损。铁损包括两个方面：4.磁滞损耗5.对铁磁质适应和不适应的结论P300表7-1.磁性主要来源与电子自旋磁矩。二、铁磁质分类及微观结构简介1.分类按矫顽力Hc

的大小划分：

2.微观结构作业：P321：7.3.1跨过两磁介质的分界面，将磁场方程用于界面可得到两侧磁场量之间的关系，即磁场方程的边界形式——边界条件。

2

1

Δh(Δh→0)

ΔS2=ΔS

ΔS1=—ΔS

§4边界条件磁路及其计算一、磁介质的边界条件

也可写成

2

1

H2t

H1t

Δh(→0)

21μ2μ1

θ1θ2

，或

21

铁磁质图7-17

(2)沿磁路选取积分回路-----串联回路为例二、磁路定理1.磁路2.磁路定理（场论——路论）(1)基础串联磁通相等其中各段的磁通相同。定义：

磁动势——

磁阻——磁势降——所以

并联、串联规律同于电学相应规律，只需作如下对换：

磁电

类似问题，如回路磁势定律、节点磁通定律等。

3讨论

解：磁路的总磁阻为磁路的磁动势线圈应通的电流

解：以Rm1和Rm2分别代表铁心及气隙的磁阻，开气隙后铁心长度变化很小，Rm1=Rm=105H-1,磁动势总磁阻所以线圈电流应增为(1)电能定域于电场中，；

出发点：自感线圈储能

(1)考虑到方向，有磁能密度公式：；

(2)表明能量分布于磁场中；