磁介質(zhì)中磁場實用教案

1、BoBI為介質(zhì)(jizh)的磁導(dǎo)率順磁質(zhì)如：氧、鋁、鎢、鉑、鉻等。如：氧、鋁、鎢、鉑、鉻等。如：鐵、鈷、鎳等如：鐵、鈷、鎳等 r不同的磁介質(zhì)在磁場(cchng)中所表現(xiàn)出的特性不同：抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)如：氮、水、銅、銀、金、鉍等。如：氮、水、銅、銀、金、鉍等。第1頁/共19頁第一頁，共20頁。實物的基本組成單元(dnyun)原子、分子：核外電子、原子核電子(dinz)運動：自旋運動 自旋磁矩自m+- 一. 分子電流繞核運動電流環(huán)軌道磁矩軌m原子核運動：核m原子、分子的固有磁矩(通稱分子磁矩,記為 )分子m16.2 物質(zhì)(wzh)的磁化第2頁/共19頁第二頁，共20頁。分子磁矩因為分子磁矩的存在，每個

2、分子的磁矩可等效(dn xio)為一個圓電流的磁矩,這樣的圓電流也稱為分子電流?！皥A電流(dinli)”模型iSne 例 玻爾磁子電子(dinz)軌道運動磁矩電子軌道運動角動量+- Iv電子內(nèi)廩（固有）自旋磁矩玻爾磁子第3頁/共19頁第三頁，共20頁。二二. 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化(chu)規(guī)規(guī)律律1) 順磁性順磁性固有固有(gyu)磁矩磁矩oBoBNS兩類磁介質(zhì)的固有(gyu)磁矩順磁質(zhì)抗磁質(zhì)B - 順磁、抗磁特性的微觀解釋第4頁/共19頁第四頁，共20頁。2) 抗磁性抗磁性 附加附加(fji)磁矩（感生磁矩）磁矩（感生磁矩）軌mLoB+-附m 當(dāng)介質(zhì)當(dāng)介質(zhì)(jizh)處在

3、外磁場中，電子軌處在外磁場中，電子軌道磁矩受磁力矩道磁矩受磁力矩: 在磁力矩作用在磁力矩作用(zuyng)下，軌道角動下，軌道角動量繞磁場方向旋進。量繞磁場方向旋進。電子附加一個磁矩電子附加一個磁矩:B oB oBB 當(dāng)沒有外磁場時第5頁/共19頁第五頁，共20頁。1 順磁性介質(zhì)處在外磁場(cchng)時， 其體內(nèi)磁場(cchng)：oBB 抗磁性介質(zhì)(jizh)處在外磁場時， 其體內(nèi)磁場：oBB 2 介質(zhì)(jizh)中的抗磁效應(yīng)在順磁介質(zhì)(jizh)中是否有？有！3) 小結(jié)：第6頁/共19頁第六頁，共20頁。B0B1. 磁化(chu)電流磁化(chu)電流也稱為束縛電流oBB 順磁質(zhì)的磁化(

4、chu)抗磁質(zhì)的磁化三. 磁化強度和磁化電流類似電介質(zhì)的討論，從物質(zhì)電結(jié)構(gòu)來說明磁介質(zhì)的磁化。I由于順磁質(zhì)分子的固有磁矩在磁場中定向排列或抗磁質(zhì)分子在磁場中產(chǎn)生了感生磁矩，因而在磁介質(zhì)的表面出現(xiàn)磁化電流的現(xiàn)象叫磁介質(zhì)的磁化。磁化電流第7頁/共19頁第七頁，共20頁。若在l長介質(zhì)表面束縛面電流為 則其線密度為：I 束縛電流產(chǎn)生附加磁場B對順磁質(zhì),I與自由電流同向， 對抗磁質(zhì),I與自由電流反向2. 磁化強度3. 磁化(chu)強度與磁化(chu)電流的關(guān)系自學(xué)(zxu)第8頁/共19頁第八頁，共20頁。一.有磁介質(zhì)時的高斯定理 無論是什么電流激發(fā)的磁場無論是什么電流激發(fā)的磁場(cchng)(cch

5、ng)，其磁力線均，其磁力線均是無頭是無頭無尾的閉合曲線。無尾的閉合曲線。介質(zhì)(jizh)中的磁感應(yīng)強度： 0SdB 通過(tnggu)(tnggu)磁場中任意閉合曲面的磁通量為零。即：二. 有介質(zhì)時的安培環(huán)路定理IIl dBooint0 在有介質(zhì)的空間，傳導(dǎo)（自由）電流與磁化電流共同產(chǎn)生磁場：有磁介質(zhì)時的總場束縛電流自由電流16.3 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理第9頁/共19頁第九頁，共20頁。實驗(shyn)指出：則將兩側(cè)(lin c)對任意閉合路徑L積分得：定義(dngy)磁場強度磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率磁場強度沿任一閉合路徑的線積分等于該磁場強度沿任一閉合路徑的線積分等于該閉合路徑所包圍的自由電流的代

6、數(shù)和。閉合路徑所包圍的自由電流的代數(shù)和。 SI制中磁場強度H 的單位：安培/米(A/m)則有：有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理 即：閉合路徑L包圍的自由電流第10頁/共19頁第十頁，共20頁。定義(dngy)Il dML由由,int0Il dHL或按課本(kbn)P101-102MBH0第11頁/共19頁第十一頁，共20頁。由三. 磁化率,int0Il dHL二式確定不了(blio) ，因為 未知實驗(shyn)指出：又磁介質(zhì)的磁化率無磁介質(zhì)時(即真空(zhnkng)中)，易知：（見課本P102）第12頁/共19頁第十二頁，共20頁。cbad例 長直螺線管內(nèi)(un ni)充滿均勻磁介質(zhì)r 單位長度上的

7、匝數(shù)為n，通有電 流I 。求管內(nèi)(un ni)的磁感應(yīng)強度和磁 介質(zhì)表面的面束縛電流密度。解：順磁質(zhì)抗磁質(zhì)BI因管外磁場(cchng)為零，取圖示的回路根據(jù)(gnj)：B. .勵磁電流(對鐵磁質(zhì))第13頁/共19頁第十三頁，共20頁。1.磁化(chu)曲線實驗裝置：環(huán)形螺繞環(huán)，用鐵磁質(zhì) 充滿(chngmn)環(huán)內(nèi)空間。實驗(shyn)測量B(在螺繞環(huán)磁隙處測量)HBBBoor 由(1) 鐵磁質(zhì)的 r 不是個常數(shù)，它是H 的函數(shù)。原理：根據(jù)安培環(huán)路定理 由通有的傳導(dǎo)電流得:RIIHr 得到曲線HrHB rB,16.4 鐵磁質(zhì)一. 鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律得到B H曲線第14頁/共19頁第十四頁，共20頁。

8、SBB的變化(binhu)落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)每個 對應(yīng)不同的 ,與磁化的歷史有關(guān)。H起始(q sh)磁化曲線rB剩磁飽和磁感應(yīng)強度SBcH矯頑力2. 磁滯回線 -不可逆過程在交變電流的勵磁下反復(fù)磁化(chu)使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。第15頁/共19頁第十五頁，共20頁。1. 軟磁材料(cilio)： 適用(shyng)于變壓器、繼電器、電機、以及各種高頻 電磁元件的磁芯、磁棒。二. 鐵磁質(zhì)的分類(fn li)特點：矯頑力(Hc)小，磁滯回線的面積窄而長， 損耗?。℉dB面積?。?。易磁化、易退磁 純鐵，坡莫合金(Fe，Ni)， 硅鋼， 鐵氧體等。如2.

9、 硬磁材料：鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金矯頑力(Hc)大，剩磁Br大磁滯回線的面積大，損耗大。適用于做永磁鐵。耳機中的永久磁鐵，永磁揚聲器等。不同的鐵磁質(zhì)的磁滯回線的形狀不同cHBHHcHB第16頁/共19頁第十六頁，共20頁。三三. 鐵磁質(zhì)的微觀鐵磁質(zhì)的微觀(wigun)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) -鐵鐵磁性機制磁性機制存在大量(dling)原子分子磁矩自發(fā)平行排列的區(qū)域-磁疇00 B0B當(dāng)加以外磁場且逐漸增大時,其磁矩方向和外場方向相近的磁疇逐漸擴大,而方向相反的磁疇逐漸縮小.最后當(dāng)外場大到一定程度后,所有磁疇的磁矩都取同一(tngy)方向,此時鐵磁質(zhì)達(dá)到磁飽和狀態(tài).磁滯現(xiàn)象可用磁疇的疇壁很難按原來的形狀恢復(fù)來說

10、明.在每個磁疇中,所有原子的磁矩全都沿同一方向排列.無外磁場時,不同磁疇的磁矩的取向是無規(guī)則的,鐵磁質(zhì)宏觀上無明顯的磁性.第17頁/共19頁第十七頁，共20頁。2 磁滯 現(xiàn)象是由于材料有雜質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力等的作用， 當(dāng)撤掉外磁場時，磁疇的疇壁很難恢復(fù)到原來的 形狀而表現(xiàn)(bioxin)出來。3 當(dāng)溫度升高時，熱運動會瓦解磁疇內(nèi)磁矩的規(guī)則當(dāng)溫度升高時，熱運動會瓦解磁疇內(nèi)磁矩的規(guī)則(guz) 排列。在臨界溫度（相變溫度排列。在臨界溫度（相變溫度Tc ）時，鐵磁質(zhì)完）時，鐵磁質(zhì)完 全變成了順磁質(zhì)。居里點全變成了順磁質(zhì)。居里點 Tc1 當(dāng)全部磁疇都沿外磁場方向時，鐵磁質(zhì)的磁化就當(dāng)全部磁疇都沿外磁場方向時，鐵磁質(zhì)的磁化就 達(dá)到飽和狀態(tài)。飽和磁化強度達(dá)到飽和狀態(tài)。飽和磁化強度MS等于等于(dngy)每個磁每個磁疇中疇中 原來的磁化強度，該值很大。原來的磁化強度，該值很大。 這就是鐵磁質(zhì)磁性這就是鐵磁質(zhì)磁性 r大的原因。大的原因。說明：如：鐵為 1040K，鈷為 1390K， 鎳為 630K第18頁/共19頁第十八頁，共20頁。感謝您的觀看(gunkn)！第19頁/共19頁第十九頁，共20頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)為介質(zhì)的磁導(dǎo)率。1) 順磁性固有磁矩。磁場強度。磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率。SI制中磁場強度H 的單位：