介质中的磁性

介质中的磁性第1页，共29页，2023年，2月20日，星期三本章内容本章内容Contents磁介质的磁化magnetizationofmagneticmedium磁介质中的安培环路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium铁磁质ferromagnetic第2页，共29页，2023年，2月20日，星期三第一节ssss12.1磁介质的磁化magnetizationofmagneticmedium第3页，共29页，2023年，2月20日，星期三介质的磁化、磁导率+BBB0B0真空中的磁场介质被磁化后所产生的附加磁场真空中的磁场介质内的合磁场介质的相对磁导率mr0BB介质的磁化及相对磁导率磁介质第4页，共29页，2023年，2月20日，星期三磁介质的分类

铜铝

铁顺磁质抗磁质铁磁质mr1且~~1~~1且mrmr11磁介质的分类及举例1+101-10-5~~~~~~105-4第5页，共29页，2023年，2月20日，星期三顺磁质磁化微观机制B0真空中的磁场介质的分子磁矩(分子中的电子自旋和绕核运动形成的电子磁矩的矢量和)B无外场,磁矩随机取向,相互抵消.顺磁质的磁化微观机制0B0BB施加,顺磁质的与同向.,第6页，共29页，2023年，2月20日，星期三抗磁质磁化微观机制B0真空中的磁场抗磁质的磁化微观机制B抗磁质的电子磁矩矢量和近乎零.(顺磁质亦有此效应,其影响相对较小).0B0BB施加,引起感应分子电流(无阻),所形成的与反向.第7页，共29页，2023年，2月20日，星期三磁化电流B0表面形成磁化电流磁化电流与磁化电流密度l磁化电流IssjIsl磁化电流密度内部分子电流抵消第8页，共29页，2023年，2月20日，星期三单位体积内分子磁矩的矢量和。它带来附加磁场的贡献。顺磁质：与同向，与同方向。单位：安培/米(A/m)一、磁化强度:磁化强度与介质中磁场描述与反向，与反方向。抗磁质：第9页，共29页，2023年，2月20日，星期三磁化面电流密度=在垂直于电流流动方向上单位长度的分子面电流。设介质的截面积

S，则有：二、磁化强度与磁化面电流的关系：l介质内的分子磁矩之和为：×磁化强度的环流：更一般的证明为：i’

与L环绕方向成右旋者为正，反之为负。第10页，共29页，2023年，2月20日，星期三第二节ssss12.2磁介质中的安培环路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium第11页，共29页，2023年，2月20日，星期三磁介质安培环路定理mr(剖面)磁介质中的安培环路定理BL回路的环流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sIr0PLmr介磁质载流螺线环N匝s导线中的传导电流Ic介质表面的磁化电流I?能有更方便的表达吗第12页，共29页，2023年，2月20日，星期三续7磁介质中的安培环路定理(续)r0PLmr介磁质载流螺线环N匝BL回路的环流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sI?能有更方便的表达吗其中Bp2rBhdlL0BmrB,,SiIciIcN0Bm0IcNp2r,.得BhdlLm0mrSiIcimSiIcihdlLBmSiIci即令HBmH,称磁场强度()Am-1hhdlLHSiIci磁介质中的安培环路定理BHmm0mrm,第13页，共29页，2023年，2月20日，星期三例题IImr1mr2例题两长直载流同轴薄导体圆筒筒间填满两层磁介质B求介质内的分布R1LrOR2RIp2rldHp2r0HcoshdlHLp2r0H00ld应用介质中的安培环路定理Hp2rI0mB12mr1mr2介质内介质内m1Hmr1p2rIBm2H0mmr2p2rI得r()1RRr()RR2第14页，共29页，2023年，2月20日，星期三磁介质中的高斯定理磁介质中的高斯定理磁介质sB任意封闭曲面sdh0Bs通过磁介质磁场中任一封闭曲面的磁通量均应等于零.第15页，共29页，2023年，2月20日，星期三第三节ssss12.3铁磁质ferromagnetic第16页，共29页，2023年，2月20日，星期三铁磁质的磁滞现象铁磁质磁化的磁滞现象动画示意IBH铁磁质霍耳器件探头螺线环0-+高斯计测B电流计测IHI()80-+饱和剩磁矫顽力第17页，共29页，2023年，2月20日，星期三磁滞回线HOBsB饱和磁感应强度剩磁BrHc矫顽力磁滞回线IBH铁磁质霍耳器件探头螺线环0高斯计测B+电流计测IH8I()0+实验电路简图第18页，共29页，2023年，2月20日，星期三常见的铁磁材料三类常见的铁磁材料及其磁滞回线形态HBOHBOHBO软磁材料硬磁材料矩磁材料矫顽力小,易充退磁.如纯铁硅钢等.用于电机变压器继电器等的铁芯.矫顽力大,剩磁也大.如锰镁铁氧体等用于电磁仪表扬声器等的永久磁铁.剩磁值接近饱和值.如碳钢钡铁氧体等.两剩磁态可控翻转,用于计算机儲存元件.第19页，共29页，2023年，2月20日，星期三铁磁质磁化微观机制用金相显微镜观察到抛光钢材样品表面上铁粉在磁畴边界上聚集.铁磁质的磁化微观机制磁畴铁磁质的自发磁化小区域(由电子自旋磁矩引起)用偏振光显微镜观察到的石榴石单晶磁性薄膜的迷宫式磁畴.第20页，共29页，2023年，2月20日，星期三续14铁磁质的磁化微观机制（续）H0HHHH

各磁畴磁化方向混乱，整体不显磁性.畴壁运动

磁畴的自发磁化方向与外场方向相同或相近的磁畴体积扩大,反之缩小.磁畴壁发生运动.磁畴转向

磁畴的自发磁化方向转向外场方向.饱和

全部磁畴方向均转向外场方向.磁滞现象及剩磁,是因磁化时磁畴相互摩擦发热,使过程不可逆.第21页，共29页，2023年，2月20日，星期三铁磁质的居里点铁磁质的居里点铁磁质被加热达到某一临界温度时,便会失去自己的特性而成为顺磁质.这一临界温度称为居里点cT.2413690K钆钴铁鎳114K31K23K()C1140769C853C02C第22页，共29页，2023年，2月20日，星期三作业作业：独立认真完成作业！第23页，共29页，2023年，2月20日，星期三作业提示对顺磁质μr

1；对抗磁质μr

1；对铁磁质μr

1。12-T1

磁介质的相对磁导率μr是反映物质磁性的物理量，它的数值一般有以下几种：解法提要><>>12-T2

在工厂中搬运烧红了的钢锭时，不用电磁铁起重的原因是：答案：常温下钢锭为铁磁质，磁性很强；但高温会破坏磁畴，使之变成顺磁质，磁性变弱，故电磁铁不能对烧红了的钢锭产生足够强的吸力。12-T3一均匀磁化的介质棒，直径为1cm，长为20cm，磁化强度为1000A/m。求此棒的磁矩的大小。由得此棒的磁矩大小为：=6.37×10-2A/m第24页，共29页，2023年，2月20日，星期三解法提要作业提示12-T4

一磁导率为μ1的无限长圆柱形直导线，半径为R1，其中沿轴向均匀地通有电流I。在导线外包一层磁导率为μ2的圆筒形不导电的磁介质，外半径为R2。求：磁场强度和磁感应强度的分布。

由有

在导线内部，r<R1

：,,在磁介质内部R1<r<R2

：,,在磁介质外，

r>R2

：,,第25页，共29页，2023年，2月20日，星期三解法提要作业提示12-T5

有一根磁铁棒，其矫顽力为4103Am-1，欲把它插入长为12cm绕有60匝线圈的螺线管中使它去磁，此螺线管应通以多大电流？传导电流产生的磁场强度数值上至少应等于矫顽力即：

故：第26页，共29页，2023年，2月20日，星期三解法提要作业提示12-T6

一铁环外绕有N匝绝缘导线，导线中通有不变的电流I,若在环上锯开一个狭缝（不影响导线），试比较：

（1）锯开前后铁芯中的B,H,M大小如何变化；（2）铁芯中与狭缝中的B,H,M

的大小。B线总是闭合曲线，而H线不一定连续。H的环流由通过回路的传导电流决定，而B的环流却由通过回路的传导电流和磁化电流共同决定。因此：得：；锯开后，因磁场线连续，且缝很窄，可认为铁芯中与狭缝中的B值相等，而H值不再相等。记铁环平均周长为l，则由（1）锯开前环内各点的H值相等，B值