磁介质的磁化磁化电流磁化强度课件

第9章磁介质§1磁介质及其分类§2有磁介质时磁场的规律

§3铁磁质1第9章磁介质1§1磁介质及其分类一、磁介质的分类二、磁介质的磁化磁化电流三、磁化强度2§1磁介质及其分类2介质的相对磁导率顺磁质抗磁质铁磁质§1磁介质及其分类一、磁介质的分类介质对场有影响总场是传导电流产生与介质有关的电流产生>>在介质均匀充满磁场的情况下3介质的相对磁导率顺磁质§1磁介质及其分类传导电流产生与介质二、磁介质的磁化磁化电流1.分子电流分子磁矩磁偶极子每个分子等效一个圆电流顺磁质抗磁质磁畴轨道角动量对应的磁矩自旋角动量对应的磁矩铁磁质4二、磁介质的磁化磁化电流顺磁质磁畴轨道角动量对应的磁2.磁化的微观解释1)顺磁性方向与方向相同2)抗磁性分子中电子轨道角动量的旋进电子轨道磁矩受磁力矩方向垂直纸面向内轨道角动量绕磁场旋进电子附加一个与磁感强度相反的磁矩(只有顺磁质、铁磁质才具有顺磁性)(所有介质均具有抗磁性)52.磁化的微观解释方向与方向相同2)抗磁性电子轨3.磁化电流由于分子磁矩的取向一致考虑到它们相对应的分子电流如长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质将被均匀磁化均匀磁场螺线管截面视频安培表面电流63.磁化电流均匀磁场螺线管截面视频安培表面电流6三、磁化强度1.磁化强度2.磁化强度与磁化电流的关系极化强度对比电介质7三、磁化强度2.磁化强度与磁化电流的关系极化强度对比电介质7推导：L

i分

S磁介质S分放大穿过L所围曲面

S的磁化电流则套住dl的分子电流：设分子浓度为n，8推导：Li分S磁介质S分放大穿过L所围曲面S的磁化介质表面磁化电流密度：选磁化面电流密度9介质表面磁化电流密度：选磁化面电流密度93.磁化规律各向同性线性磁介质介质的磁化率对比电介质极化率103.磁化规律介质的磁化率对比电介质极化率10§2有磁介质时磁场的规律一、有介质时的环路定理二、环路定理的应用举例

三、磁场的界面关系*静磁屏蔽11§2有磁介质时磁场的规律11一、有介质时的环路定理考虑到磁化电流（1）式则需加以修正12一、有介质时的环路定理考虑到磁化电流（1）式则需加以修正12设：I0─传导电流I

─磁化电流磁介质I

定义I0L13设：I0─传导电流I─磁化电流磁介质I定义I0L得：H的单位：真空：奥斯特Oe（SGSM），A/m

（SI）；磁场强度的环路定理14得：H的单位：真空：奥斯特Oe（SGSM），A/m（各向同性线性磁介质─磁导率令则有将代入得对比各向同性线性电介质15各向同性线性磁介质─磁导率令则有将代入得对比各向同性线性电二、环路定理的应用举例例1介质中闭合回路L所套连的磁化电流为：证：L任取且可无限缩小故I0=0处I

=0L磁介质无传导电流处也无磁化电流证明在各向同性均匀磁介质内16二、环路定理的应用举例例1介质中闭合回路L所套连的磁化电流为例2一充满均匀磁介质的密绕细螺绕环，求：磁介质内的解：取回路如图，设总匝数为N细螺绕环17例2一充满均匀磁介质的密绕细螺绕环，求：磁介质内的解代入数据18代入数据18讨论：设想把这些磁化面电流也分成每米103匝，相当于分到每匝有多少？>>2(A)充满铁磁质后>>19讨论：设想把这些磁化面电流也分成每米103匝，相当于分到每匝三、磁场的界面关系*静磁屏蔽由可得

B1n=B2n(1)设界面无传导电流，由可得

H1t=H2t(2)即(2)＇12

1

212

1

220三、磁场的界面关系*静磁屏蔽由可得B1n在

1很大的介质1中，线几乎平行界面，这就是铁磁质中线沿铁芯延续的情形若，则，当时，

1

2

1

2

1>>

2

2

190°

221在1很大的介质1中，线几乎平行界面，这就是铁磁质中B内R2R1铁管（板面）*静磁屏蔽计算表明：

t=1cm时，k=0.5%。屏蔽系数若

t=0.1cm时，k=5%；则

精密探头、显象管…都需要磁屏蔽22B内R2R1铁管（板面）*静磁屏蔽计算表明：t=1c§3铁磁质一、铁磁质的宏观性质二、铁磁性起因三、磁致伸缩23§3铁磁质23一、铁磁质的宏观性质1.

r

1可使原场大幅度增加2.

r与磁化历史有关B-H非线性装置起始磁化曲线24一、铁磁质的宏观性质1.r1可使原3.磁滞现象---剩磁---矫顽力去磁？视频磁滞回线253.磁滞现象---剩磁---矫顽力去磁？视频磁滞回线24.居里温度二、铁磁性起因量子理论

磁畴--电子的自旋磁矩可以不靠磁场而取得一致的方向。各种材料磁畴的线度相差较大。一个磁畴中约有1012--1015个原子。

居里点顺磁质铁7670C镍3570C演示巴克豪森现象演示居里温度264.居里温度二、铁磁性起因居里点顺磁质铁7670C镍三、磁致伸缩—磁致伸缩长度相对改变约10-5量级温下可达10-1某些材料在低磁致伸缩有一定固有频率化频率和固有频率一致时发生共振当外磁场变可用于制作激振器、超声波发生器等27三、磁致伸缩—磁致伸缩长度相对改变约10-5量级温下可达1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、磁滞损耗以及居里点1892年罗辛格首先提出磁畴的形成是由于磁偶极子间非磁性的相互作用*深入认识磁畴根据现代理论，铁磁质相邻原子的用1926年海森堡用量子力学中的交换力解释了磁偶极子间相互作用的起源1926年海森堡用量子力学中的交换力解1935年朗道和栗佛希兹从磁场能量的观点说明了磁畴的成因1935年朗道和栗佛希兹从磁场能量的纯铁硅铁钴磁畴纯铁硅铁钴磁畴Si-Fe单晶(001)面的磁畴结构箭头表示磁化方向0.1mmSi-Fe单晶箭头表示0.1mm单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图单晶磁畴结构多晶磁畴结构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磁滞损耗在交变电磁场中铁磁质的反复磁化磁性材料：软磁材料BH应用：硅钢片作变压器、电机、电磁铁的铁芯铁氧体（非金属）作高频线圈的磁芯材料特点：磁导率大矫顽力小容易磁化也容易退磁磁滞回线包围面积小磁滞损耗小磁性材料：软磁材料BH应用：硅钢片作变压器特点：剩余磁感应强度大矫顽力大不容易磁化