E物质的磁性课件

Chapter10Magnetismofmatter§1Magneticmediumanditsclassification§2MagnetizationMagneticfieldintensity§3Ferromagneticsubstance§4Example§1Magneticmediumanditsclassification1Magneticmedium

Magneticmedium

磁介质在磁场作用下发生变化，并能反过来影响磁场的物质(2)TheMagnetizationofmagneticmedium:磁介质的磁化磁介质在磁场作用下的变化称为磁化2TheclassificationofmagneticmediumRelativepermeability相对磁导率Inmedium:各种物质都具有一定的磁性，都能对磁场产生影响，因此一切物质都可以认为是磁介质。(2)Paramagneticmedium顺磁质

manganese、chrome、oxygenetc.TheBinmediumislargerthaninvacuum.(3)Ferromagneticmedium铁磁质iron、cobalt、nickeletc.TheBinmediumismorelaregerthaninvacuum.

Diamagneticmedium抗磁质copper、plumbum、hydrogenetc.TheBinmediumislessthaninvacuum.Typicallyrdiffersfromunitybyonlyafewpartsin105(2)Additionalmagneticmoment附加磁矩Inanexternalmagneticinduction,theeveryelectronofmoleculeexperiencesforcewhichiscalledLorentzforce.电子的运动状态发生改变。这时，每个电子的运动，除了自旋运动和绕核运动之外，还要附加一个以外磁场为轴线的转动，称为电子的进动—theprecessionalmotionofelectron.无外磁场时，分子磁矩的排列杂乱无章；Inanexternalmagneticinduction,molecularmagneticmomentexperiencestorquesItshowsthatthemagneticmomenttendstoorientitselfparalleltothefield分子磁矩沿外磁场方向排列------顺磁性paramagnetism其方向总是与外磁场相反—抗磁性diamagnetism用电磁感应现象可以说明附加磁矩方向与外磁场方向相反：Ifthefluxthroughacircuitchanges,anelectromotiveforceisinducedaroundit.Thepolarityoftheinducedemfissuchastoopposethechangethatcausedit.Theinducedcurrentalwaysflowstocreateamagneticfieldthatoppositethechangeinfluxthroughthecircuit.UsingtheLorentzforceofelectronexperiencedthediamagnetismcanbeexplainedtoo:根据电子受力方向判断电子进动形成的电流流向，从而确定对应的附加磁矩的方向Themotionofelectronformsadditionalmagneticmoment电子的进动，形成附加磁矩2MagnetizationandMagnetizationcurrent单位体积内分子磁矩或附加磁矩的矢量和。表征介质的磁化程度Paramagneticmedium：分子磁矩起主要作用Diamagneticmedium：附加磁矩起作用(1)Magnetization

(2)Magnetizationcurrent磁化电流由于磁化而在磁介质的边缘形成的环形电流Longsolenoid：TherelationshipbetweenmagnetizationcurrentandmagnetizationThelineintegralofmagneticfieldintensityalongaclosedpathLisequaltothesumofconductingcurrentthroughL.Magneticfieldintensityhasnothingtodowithmagnetizationcurrent.magneticfieldintensity磁场强度Amperecircuitaltheoreminmedium:5TherelationshipbetweenBandHExperimentshow：Paramagneticmedium：Diamagneticmedium：Invacuum：Inmedium：§3Ferromagneticsubstance铁磁质Experimentsexpress:Thecharacteristicsofferromagneticsasfollows:（1）

r>>1Forhigh-permeabilitysubstance,r

canbeashighas106Pureiron纯铁：（2）非线性关系r

isnotaconstant.（3）thephenomenonofhysteresis磁滞现象

B的变化落后H的变化（4）Curiepoint居里点铁磁质转化为顺磁质B

isnotasingle-valuedfunctionofH.2TheclassificationofferromagneticsubstanceAccordingtocoerciveforceferromagneticsubstancecanbeclassifiedastwokinds:(1)Softmagneticmaterials软磁材料：asmallercoerciveforce矫顽力小矫顽力小，意味着磁滞回线狭长，它所包围的面积小，磁滞损耗小，适合于在交变磁场中应用：变压器，铁芯(2)Hardmagneticmaterials硬磁材料：alargercoerciveforce矫顽力大矫顽力大，意味着磁化后剩余磁感应强度很大，称为永磁铁permanentmagnet或永磁体permanentmagnetmaterial：磁化后撤去外磁场而仍能长期保持较久磁性的物质，电表，扬声器和录音机等都离不开永磁体。碳钢，钨钢，铬钢等各种合金3Magnetizationmechanismofferromagnetics铁磁质的磁化机理铁磁质的磁性来源于电子的自旋磁矩。无外磁场时，铁磁质中电子的自旋磁矩可以在小范围内自发地排列起来，形成一个个小的自发磁化区—Magneticdomain磁畴。由于热运动，各磁畴的磁化方向不同，因而在宏观上对外不显磁性。当铁磁质受到外磁场作用时，它将通过以下两种方式实现磁化：外场较弱时，磁化方向与外场相近或相同的那些磁畴的体积将逐渐增大（畴壁位移）；外场较强时，每个磁畴的自发磁化方向将作为一个整体，在不同程度上转向外磁场方向；当所有磁畴都沿外磁场方向排列时，磁化达到饱和。Magneticdomain磁畴Ex1如图所示，相对磁导率(relativepermeability)为r1的无限长磁介质圆柱，半径为R1，其中通以电流I，且电流沿横截面均匀分布。在磁介质圆柱的外面有半径为R2的无限长同轴圆柱面，该圆柱面上通有大小也为I但方向相反的电流。在圆柱面和圆柱体之间充满相对磁导率为r2(>r1)的均匀磁介质，圆柱面外为真空。试求B和H的分布。（1）r<R1：（2）R