08-磁介质教学讲解教学课件

08磁介质21、静念园林好，人间良可辞。22、步步寻往迹，有处特依依。23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。24、结庐在人境，而无车马喧；问君何能尔？心远地自偏。25、人生归有道，衣食固其端。08磁介质08磁介质21、静念园林好，人间良可辞。22、步步寻往迹，有处特依依。23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。24、结庐在人境，而无车马喧；问君何能尔？心远地自偏。25、人生归有道，衣食固其端。第9章磁场中的磁介质9.1磁介质对磁场的影响9.1磁介质对磁场的影响9.2原子的磁矩9.2原子的磁矩由于电子带电，电子绕原子核作轨道运动，就相当于一个闭合载流线圈一样。一.电子的磁矩所以有ISmr电子轨道运动的角动量二.原子核的磁矩同理，质子也有轨道磁矩。中子不带电，无轨道磁矩。但是质子和中子都有自旋磁矩（略）。总之，原子核有个总磁矩。电子轨道磁矩电子还有自旋运动，自旋磁矩和自旋角动量S的关系：它比电子轨道磁矩约小一千多倍。三.分子磁矩和分子电流一个分子的磁矩是其中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及原子核的磁矩的矢量和。i分1.顺磁质顺磁质的≠0，称为分子固有磁矩。一般由于分子的热运动,完全是混乱的,不显磁性。这就是顺磁质被“磁化”。外磁场越强，转向排列越整齐。会发生转向而排列，但是在外磁场中，SNiSN顺磁质内部的各分子等效磁矩有一定程度的排列，分子等效电流i使顺磁质内部的磁场加强；而且顺磁质会被磁铁吸引。2.抗磁质抗磁质的分子固有磁矩=0。但是在外磁场中会产生感应磁矩。以分子中某个电子的轨道运动为例,（注意：分子固有磁矩为零,分子中某个电子的轨道磁矩不见得为零）,该磁矩在外磁场中要受力矩，设该电子的轨道运动角动量为，轨道磁矩为，有的方向即的方向（向里）。所以要进动。（俯视为逆时针方向）轨道进动附加的角动量是与的方向一致的,所以这一进动相应的轨道磁矩（感应磁矩）是与反向的。对电子的自旋运动和核的自旋运动，有类似的现象。总之，一个抗磁质分子，在磁场中会产生一个与外磁场反方向的感应磁矩，这个感应磁矩相应的分子感应电流的方向如图所示，这就是它的磁化。因此，在抗磁质内部的磁场是被削弱的，而且抗磁质会被磁铁排斥。SNiSN虽然顺磁质也会产生感应磁矩,但由于它远小于固有磁矩,所以，顺磁质主要是固有磁矩起作用。说明：9.3磁介质的磁化9.3磁介质的磁化一.磁化电流顺磁质在磁场中，它的分子固有磁矩沿外磁场排列起来。在外磁场作用下磁介质出现磁性或磁性发生变化的现象称为磁化。以顺磁质为例：顺磁质对均匀的磁介质：内部各点处的小分子电流相互抵消，表面上的小分子电流方向相同没有抵消，相当在表面上有一层表面电流流过。（磁化电流）（或束缚电流）,记作I’。对顺磁质和铁磁质,磁化电流产生的磁场是加强磁介质内部原磁场的;磁化电流I’的大小反映了磁化的强弱。对抗磁质,磁化电流产生的磁场是削弱磁介质内部原磁场的。二.磁化强度磁化的强弱还可以用磁化强度来描述。定义:磁化强度（V…宏观小、微观大。）单位体积内分子磁矩的矢量和。对顺磁质:平行于对抗磁质:反平行于实验表明:在各向同性的顺磁质、抗磁质内,有线性关系和呈非线性关系）（对铁磁质：（记）三.磁化电流与磁化强度的关系设其内部某点处的如图。、以顺磁质为例.在该点处，任取一微小矢量元，设它与的夹角为.等效分子圆电流为i、半径为r、分子磁矩为。顺磁质设单位体积内的分子数为n，所以,与dl

套住的总分子电流为则与

套住的分子电流的中心，都是位于以为轴、以

r2为底面积的小柱体内。顺磁质这就是磁介质上任一点处,(磁化电流与磁化强度)之间的基本关系。在磁介质表面和磁介质内部磁化电流情况如何？1.磁介质表面若在磁介质的表面上，可以看出某些表面会有磁化面电流

。定义：在垂直磁化面电流方向的单位长度上的磁化面电流,称为磁化面电流密度它与磁化强度的关系为通常用表示二者的矢量关系。当=900时，如图所示在磁介质的端面上,

无磁化面电流。当=0时，如图所示在磁介质的侧表面上，有磁化面电流。顺磁质若磁介质均匀磁化，通过体内任意面积的磁化电流为零，因为2.磁介质内部任取一面积S，其周界为L，则通过S面的磁化电流是与周界套连的分子电流的总和。

9.4的环路定理9.4

H的环路定理当有磁介质存在的时候基本规律:

高斯定律

安培环路定理一.的环路定理定义:磁场强度求有沿任一闭合路径的磁场强度的环流，等于该闭合路径所套连的传导电流的代数和。当无磁介质时，上式就过渡到真空时的环路定理。对各向同性的磁介质……

的环路定理…磁介质的性能方程（点点对应）……称为磁化率若磁场的分布有对称性，就可以由的环路定理、传导电流求出，然后再得到磁感应强度。由也能得到磁化强度：9.5铁磁质9.5铁磁质一.研究磁化规律的实验装置目的：得出B～H

的关系。由环路定理得一方面，ARI冲击电流计铁磁质H与I成正比，有一个I,就有一个H。另一方面，再者，有一个H、B，就有一个r。实验数据表格：将开关倒向，B-B，即磁通量-，次级回路中会产生一定的感应电动势（见下一章），冲击电流计能测出

，从而可得出相应的B:B=

/s.二.起始磁化曲线对未被磁化的材料,电流从零开始:

IHB得到起始磁化曲线。BH是非线性关系。B有饱和现象,但仍有一定的斜率。原因:起始磁化曲线由可以得出

H曲线。可以看出不是常数。但是在给定了值的情况下，有，通常形式上仍说成B

与

H

成正比。三.磁滞回线Br

……剩磁Hc

……矫顽力BH

既不是线性关系，也不是单值关系，与它们的历史有关。“去磁”方法：

B~H

的变化情况如右图示。H四.铁磁质的分类和应用BH1.硬磁材料“胖”：剩磁大矫顽力也大例如：铁、钴、镍的合金等。用途：可作永久磁铁（电表、喇叭、录音机磁头、磁芯、记忆元件等）2.软磁材料例如：纯铁、硅钢、坡莫合金（铁78%，Ni22%）等。软磁材料“瘦”:剩磁小，矫顽力也小这些铁芯在交变磁场中反复磁化要消耗能量，并以热的形式放出，称为“磁损”（或“铁损”）。

可以证明：磁损与磁滞回线的面积成正比。BH用途：可作变压器、镇流器、电磁铁等的铁芯。可以证明：铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。电子的自旋磁矩可以不靠外磁场、在小范围内取得一致方向而形成磁畴。为什么铁磁质有这么大的磁性？因为它存在“磁畴”。“磁畴”是铁磁质中已经存在的许多自发的均匀磁化小区域。五.磁畴“居里点”：失去铁磁性（变为顺磁质）的临界温度。 例如:铁……767oC;镍……357

oC。各种材料“磁畴”的线度相差较大：

10

-4

mm至10-2mm一个磁畴中约有1012~1015个原子。温度T“磁畴”的磁化强度M.以磁畴为单位的磁化，就有非常强的磁化作用。铁磁体的磁致伸缩：铁磁体长度和体积改变®晶格间距改变®（长度相对改变约10-5量级）原因：磁畴的方向改变用途：可用于制作超声发生器等。9.6简单磁路9.6简单磁路设铁环长l，气隙长度，有l磁路也有类似于电路的规律。设铁环中和气隙中的磁场强度和磁感应强度分别为有：根据的环路定理设铁环截面积S,气隙处磁场截面积S’,因为磁通是连续的，都是，所以其中……磁动势……磁阻令此式与电路的欧姆定律相比：可以证明，它们也形式上服从相应的串并联规律。磁通、磁阻、磁动势形式上服从欧姆定律。磁力线沿铁走，也可以从磁路角度解释：铁的磁阻比空气的磁阻小得多。若，则的气隙的磁阻，与长的铁环的磁阻相等。磁阻讨论：一个铁环开一个很小的气隙，磁阻将增大很多。例.如图所示的一个铁环，设环的长度l=0.5m,

截面积S=410-4m2,环上气隙的宽度为=1.010-3m.环的一部分上绕有线圈N=200匝，设通过线圈的电流I=0.5A,而铁心相应的r=5000,求铁环气隙中的磁感应强度的数值和磁通量。【解】有根据的环路定理由于，在气隙内磁场散开不大，可认为铁环和气隙内的B一样大。lL（铁心）（气隙）可见，气隙虽小，但是大大影响铁心内的磁场。磁通量Wb谢谢！