介质的磁化磁场强度和铁磁质

介质的磁化磁场强度和铁磁质第一页，共七十三页，2022年，8月28日

§6-7磁介质顺磁质和抗磁质的磁化B0传导电流在真空中的磁场B介质中的合磁场B介质磁化所产生的附加磁场´=B0BB+´传导电流产生与介质有关的电流产生第二页，共七十三页，2022年，8月28日顺磁质:抗磁质:铁磁质:锰、铬、铂、氮水银、铜、硫、氢、金铁、镍、钴、铁氧体一、磁介质的分类一、磁介质的分类相对磁导率：=B0BB+´B>Bo,r>1B<Bo,r<1B>>Bo,r>>1第三页，共七十三页，2022年，8月28日NSB´NS顺磁质磁化后试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定B非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场顺磁质试件向右摆动圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件悬丝悬丝悬丝悬丝悬丝第四页，共七十三页，2022年，8月28日NSB´NS顺磁质磁化后试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定B顺磁质试件向右摆动第五页，共七十三页，2022年，8月28日抗磁质磁化后试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NSBB´NS第六页，共七十三页，2022年，8月28日B介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NS抗磁质试件向左摆动抗磁质磁化后试件的极性B´NS第七页，共七十三页，2022年，8月28日

近代科学实践证明，组成分子或原子中的电子，不仅存在绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为“分子电流”。分子电流的磁矩称为“分子磁矩”表示为pm。+-Pm分子磁矩二、顺磁质及其磁化第八页，共七十三页，2022年，8月28日顺磁质分子的固有磁矩(分子电流）无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。ePm二、顺磁质及其磁化分子磁矩即：=Pm0不为零，第九页，共七十三页，2022年，8月28日MpmB=+B0PmM有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用。MB0这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向B>Bo第十页，共七十三页，2022年，8月28日三、抗磁质的磁化抗磁质分子的固有磁矩为零。Pm=0

在外磁场B0中电子轨道运动的平面在磁场中会发生进动，从而产生一个附加磁场ΔPm，ΔPm的方向与B0的方向相反，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场。B0外磁场epmLMpmΔ附加磁矩方向进动方向B<Bo即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为0第十一页，共七十三页，2022年，8月28日四、磁化强度和磁化电流：=pmMΣVΔpmΣΔ+对于顺磁质ΣΔpmpmΣ<<pmΔ可忽略Σ对于抗磁质pmΣ=0分子固有磁矩矢量和pmΣ分子附加磁矩矢量和pmΣΔ

为了反映磁化程度的强弱，引入“磁化强度矢量”P单位：A/m第十二页，共七十三页，2022年，8月28日...I..++++++l.传导电流S圆柱体横截面积磁化面电流分子电流=pmMΣVΔ==js磁化面电流密度（单位长度上的电流）jspmΣ=lSjsjslSlSjsjsM=jS第十三页，共七十三页，2022年，8月28日磁化面电流MA.Mdlò=.MdlòB.=MABl=MI=s.MdlòI=slADCBjsjs=ljs第十四页，共七十三页，2022年，8月28日磁场强度德国数学家物理学家高斯(1777-1855)第十五页，共七十三页，2022年，8月28日一、有介质时的安培环路定理Bldl.=IΣòμoIs+()Mldl.ò=IΣμo+()BμoM=H介质磁中有磁化面电流，安培环路定理为：Bldl.=òμoM()IΣ即：定义磁场强度HBldl.òμoM()=ldl.òH=IΣldl.=òHIΣ有磁介质时的安培环路定理

§6-7磁介质中的磁场磁场强度第十六页，共七十三页，2022年，8月28日M=Hm实验指出：m磁化率顺磁质m>0抗磁质m<0BμoM=H+μoHmμo=H+μoHm=+μo1()μr+1m=令：Bμo=Hμrμ=Hμr相对磁导率μ磁导率第十七页，共七十三页，2022年，8月28日=NIN匝数:()

[例题1]一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导率为μr的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。求：环内的磁场强度和磁感应强度得：H=r2NIπHldl.=r2Hπ=nIB=mHmrm0nI=r解:第十八页，共七十三页，2022年，8月28日.Hldl=r2πH=2rIR2

[例题2]一无限长载流圆柱体，通有电流I，设电流I

均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱外真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。μB=R2Ir2πH=R2Ir2π得：=I´IIHμμ0Rr´Rr<1.解：第十九页，共七十三页，2022年，8月28日πr2H=Ir2πIH=Iμμ0RHrRr>2.B=r2πIμ0第二十页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质第二十一页，共七十三页，2022年，8月28日§6-8铁磁质铁磁质>B0B>铁、镍、钴、铁氧体Bμ=H对于顺磁质与抗磁质，B与H有线性关系，对于铁磁质，B与H之间的关系比较复杂，μ为一常量。即：磁导率不是一个常量。μ磁导率由实验所测定的B与H之间的关系曲线,称为磁化特性曲线。一、铁磁质及其磁化第二十二页，共七十三页，2022年，8月28日OBHACDB...EF.HCBs.BrHs.初始磁化曲线Br剩磁.HsBs.饱和磁感应强度矫顽力HC磁滞回线第二十三页，共七十三页，2022年，8月28日二、磁畴根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。这些区域称为“磁畴”.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。单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图第二十四页，共七十三页，2022年，8月28日第二十五页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第二十六页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第二十七页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第二十八页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第二十九页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十一页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十二页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十三页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十四页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十五页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十六页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十七页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十八页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第三十九页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十一页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十二页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十三页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十四页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十五页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十六页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十七页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十八页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第四十九页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十一页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十二页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十三页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十四页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十五页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十六页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十七页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十八页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第五十九页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十一页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十二页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十三页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十四页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十五页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十六页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十七页，共七十三页，2022年，8月28日铁磁质单晶体磁化过程H第六十八页，共七十三页，2022年，8月28日

3.

有剩磁、磁饱和及磁滞现象。铁磁质的特性：

1.

磁导率μ不是一个常量,B

和H

不是线性关系。

2.

有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强102~

104倍。

4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质.第六十九页，共七十三页，2022年，8月28日*三、磁滞损耗在交变电磁场中，铁磁质的反复磁化，将引起介质的发热，称为磁滞损耗。实验和理论都可以证明，磁滞损耗和磁质回线所包围的面积成正比。BH第七十页，共七十三页，2022年，8月28日*四、磁性材料：软磁材料

应用：硅钢片，作变压器、电机、电磁铁的铁芯。铁氧体（非金属）作高频线圈