物理磁学第四节

物理磁学第四节第1页，课件共34页，创作于2023年2月一、磁介质及其分类

磁介质：放入磁场后受磁场影响（磁化）反过来又影响磁场的介质称为“磁介质”。1、磁场会使磁介质磁化§8-7磁介质的磁化和分类分子电流：把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示，统称为分子电流。I分子磁矩第2页，课件共34页，创作于2023年2月无外磁场有外磁场磁化电流

第3页，课件共34页，创作于2023年2月磁化电流

磁化面电流

介质磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这种电流称为磁化电流Is又叫分子面电流。第4页，课件共34页，创作于2023年2月2、处于磁化状态的磁介质使磁场发生变化磁介质中的总磁感应强度为：传导电流I激发的磁场磁化电流Is激发的磁场定义：磁化电流与传导电流的区别：（1）磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。而传导电流是由大量电荷作定向运动而形成的。（2）磁化电流在磁效应方面与传导电流相当。第5页，课件共34页，创作于2023年2月（1）顺磁性介质：

介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场Bo同向。B>Bo,r>1（2）抗磁性介质：

介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场Bo反向。B<Bo,r<1（3）铁磁性介质：

介质磁化后呈强磁性。附加磁场B与外场Bo同向。B>>Bo,r>>1（4）超导体(完全抗磁体）：B=0四类磁介质：第6页，课件共34页，创作于2023年2月§8-8有磁介质时的安培环路定理磁场强度：把分子所具有的磁矩统称为分子磁矩，用符号表示。1.分子磁矩2.附加磁矩：因进动而产生的等效磁矩称为附加磁矩，用符号表示。3.磁化强度（）反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。磁化强度：单位体积内所有分子固有磁矩的矢量和

加上附加磁矩的矢量和，称为磁化强度，用表示。一、基本概念第7页，课件共34页，创作于2023年2月均匀磁化非均匀磁化磁化强度的单位：

注意：对顺磁质，可以忽略；对抗磁质，对于真空，。外磁场为零，磁化强度为零。外磁场不为零:顺磁质抗磁质第8页，课件共34页，创作于2023年2月二、磁化电流（Is）的大小设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为（磁化面电流的线密度），则长为l的一段介质上的磁化电流强度IS为总磁矩磁化强度第9页，课件共34页，创作于2023年2月取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行与柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。

磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积内的总磁化电流。第10页，课件共34页，创作于2023年2月三、有磁介质存在时的安培环路定理有介质存在时的高斯定理磁介质磁化磁化电流附加磁场作用叠加磁感应线均为闭合曲线，都属于涡旋场高斯定理仍然成立：——普遍适用第11页，课件共34页，创作于2023年2月有介质存在时的安培环路定理外磁场由传导电流产生，且磁场中有磁介质时，磁场中任一点的磁感应强度应为传导电流和磁化电流共同产生。磁场中安培环路定理为改写上式为磁感应强度沿任一闭合回路L的环流，等于穿过回路所包围面积的传导电流和总磁化电流的代数和的倍。第12页，课件共34页，创作于2023年2月定义磁场强度矢量：磁场强度沿任一闭合回路的环流，等于闭合回路所包围并穿过的传导电流的代数和，而在形式上与磁介质中磁化电流无关。有介质存在时的安培环路定理为或第13页，课件共34页，创作于2023年2月（2）是辅助量，决定运动电荷受力的仍为磁感应强度比例系数——磁介质的磁化率，大小仅与磁介质性质有关，是单位为1的量。（1）H单位（SI）：（4）由实验，对各向同性均匀磁介质，有（3）此式普遍适用。表示在磁场中任一点处，三个物理量是点点对应的关系。第14页，课件共34页，创作于2023年2月（5）由得适用于各向同性磁介质则有令将代入上式得相对磁导率磁导率第15页，课件共34页，创作于2023年2月对真空磁场：对各向同性不均匀磁介质：——两者为非线性关系。对各向同性均匀磁介质：对铁磁质：第16页，课件共34页，创作于2023年2月磁介质中安培环路定理的应用对称性分布的传导电流和磁介质各向同性均匀磁介质第17页，课件共34页，创作于2023年2月

例一电缆由半径为的长直导线和套在外面单位内、外半径分别为和的同轴导体圆筒组成，其间充满相对磁导率为的各向同性顺磁质。电流I由中心导体流入，由外面圆筒流出。求磁场分布和紧贴中心导线的磁介质表面的磁化电流。

解：由对称性分析，线和线都是在垂直于轴线的平面内，并以轴线上某点为圆心的同心圆。取距轴线距离r为半径的圆为安培环路L，顺时针绕行，则有第18页，课件共34页，创作于2023年2月第19页，课件共34页，创作于2023年2月第20页，课件共34页，创作于2023年2月（2）由安培环路定理得所以又第21页，课件共34页，创作于2023年2月§8-9铁磁质

铁磁质是一种强磁质，磁化后的附加磁感应强度远大于外磁场的磁感应强度，因此用途广泛。铁、钴、镍以及许多合金都属于铁磁质。本世纪初:电机制造,通讯器件50年代以后:计算机和科学技术发展用于信息的存储和记录（磁盘、磁带等）

第22页，课件共34页，创作于2023年2月一、磁化曲线和磁滞回线测量磁化曲线的实验装置螺绕环05101520磁强计BG铁环狭缝测量B

的探头（霍耳元件）电流表电阻测量H换向开关第23页，课件共34页，创作于2023年2月1.磁化曲线B/TH(A/m)0.21.61.41.21.00.80.60.4200400600800100018765432B=B/H结论：B/TH(A/m)0BACBsOA段：B随H线性增加AB段：B随H急剧增加BC段：B随H缓慢增加C以后：B=BS第24页，课件共34页，创作于2023年2月2.磁滞回线AD-HcHsBsBCBr-Hs-BsEFHc-BrOA称为起始磁化曲线Hs称为饱和磁场强度Br称为剩余磁感应强度Hc称为矫顽力oBH（反映保持剩余状态的能力）总体：B落后于H的变化第25页，课件共34页，创作于2023年2月B和H呈非线性关系，不是一个恒量，B不能由H单值确定磁滞现象：B的变化落后于H的变化

能产生非常强的附加磁场B´,B´甚至是外磁场的千百倍。而且与外场同方向高值存在磁滞损耗：磁滞损耗与磁滞回线面积成正比磁致伸缩效应：铁磁体在交变磁化磁场的作用下，它的形状随之改变。二、铁磁质的特点临界温度：各种铁磁质各有一临界温度，称为居里点，当时，失去铁磁性，成为顺磁质。第26页，课件共34页，创作于2023年2月三、铁磁质的分类软磁材料：磁滞回线细而窄，矫顽力小。HB

磁滞损耗小，容易磁化，容易退磁，适用于交变磁场。如制造电机，变压器等的铁芯。第27页，课件共34页，创作于2023年2月

硬磁材料：磁滞回线较宽，剩余磁感应强度和矫顽力都比较大。HB不易退磁适合于制造永磁体第28页，课件共34页，创作于2023年2月HB

矩磁材料：磁滞回线接近于矩形，剩余磁感应强度Br接近于饱和磁感应强度Bs。适合于制作记录磁带及计算机的记忆元件第29页，课件共34页，创作于2023年2月

形成原因：相邻铁原子中的电子间存在着“强交换耦合作用”，此作用促使相邻原子中电子的的自旋磁矩平行排列，形成“磁畴”。磁畴体积：10-8m3铁磁质的临界温度“居里点”铁的居里点：T=1040K镍的居里点：T=631K。

四、铁磁性的起因在铁磁质中存在着自发磁化的微小区域磁畴第30页，课件共34页，创作于2023年2月铁磁性的起因第31页，课件共34页，创作于2023年2月磁饱和状态自发磁化壁移与夹角较小的磁畴扩展自己的范围转向壁移第32页，课件共34页，创作于2023年2月磁滞现