大學(xué)物理16章

1、第十六章 磁介質(zhì)3、鐵磁質(zhì)的主要特性及其應(yīng)用。、鐵磁質(zhì)的主要特性及其應(yīng)用。1、磁介質(zhì)磁化及其微觀本質(zhì)。、磁介質(zhì)磁化及其微觀本質(zhì)。H2、磁場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度 及磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理。及磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理。本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容16.1 順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)及其磁化順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)及其磁化一、一、磁介質(zhì)的分類磁介質(zhì)的分類1、磁介質(zhì)、磁介質(zhì): 在磁場的作用下性質(zhì)發(fā)生變化并影響原磁場分布在磁場的作用下性質(zhì)發(fā)生變化并影響原磁場分布 的物質(zhì)。的物質(zhì)。軌道磁矩軌道磁矩自旋磁矩自旋磁矩分子分子 電子電子磁效應(yīng)磁效應(yīng)總和總和等效圓電流等效圓電流分子磁矩分子磁矩neISm mIS磁介質(zhì)宏觀上不顯磁性。磁介質(zhì)宏觀

2、上不顯磁性。無外磁場時，無外磁場時，0 m 2eTeI 2222rerem m m m 2、磁介質(zhì)分類：、磁介質(zhì)分類：1）順磁質(zhì)順磁質(zhì) 介質(zhì)被磁化后產(chǎn)生的磁矩方介質(zhì)被磁化后產(chǎn)生的磁矩方向與外磁場的方向相同，能使磁場略有向與外磁場的方向相同，能使磁場略有增強(qiáng)，這類物質(zhì)稱為順磁質(zhì)。增強(qiáng)，這類物質(zhì)稱為順磁質(zhì)。2）抗磁質(zhì)）抗磁質(zhì) 介質(zhì)被磁化后產(chǎn)生的介質(zhì)被磁化后產(chǎn)生的磁矩方向與外磁場的方向相反，磁矩方向與外磁場的方向相反，能使磁場略有減弱，這類物質(zhì)稱能使磁場略有減弱，這類物質(zhì)稱為抗磁質(zhì)。為抗磁質(zhì)。磁磁介介質(zhì)質(zhì)弱磁質(zhì)弱磁質(zhì)強(qiáng)磁質(zhì)強(qiáng)磁質(zhì)分子的固有磁矩不為零，稱為有矩分子。分子的固有磁矩不為零，稱為有矩分子。

3、分子的固有磁矩為零，稱為無矩分子。分子的固有磁矩為零，稱為無矩分子。順磁質(zhì)順磁質(zhì)抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)二、磁介質(zhì)的磁化：二、磁介質(zhì)的磁化：1、順磁質(zhì)的磁化順磁質(zhì)的磁化： 宏觀上不顯磁性。宏觀上不顯磁性。無外磁場時：分子的固有磁矩?zé)o外磁場時：分子的固有磁矩 雜亂無章排列。雜亂無章排列。由于熱運動由于熱運動0 m有外磁場時：分子磁矩有外磁場時：分子磁矩 轉(zhuǎn)向外磁場的方向。轉(zhuǎn)向外磁場的方向。磁力矩磁力矩宏觀上表現(xiàn)：在磁介質(zhì)表面出現(xiàn)宏觀上表現(xiàn)：在磁介質(zhì)表面出現(xiàn)磁化電流磁化電流。在磁介質(zhì)內(nèi)的磁。在磁介質(zhì)內(nèi)的磁 感應(yīng)強(qiáng)度增大。感應(yīng)強(qiáng)度增大。外磁場撤消：由于熱運動破壞分子磁矩的定向排列，外磁場撤消：由于熱

4、運動破壞分子磁矩的定向排列， 宏觀上宏觀上 對外不顯磁性。對外不顯磁性。 在外磁場的作用下，原來沒有磁性的物質(zhì)，變得具有磁性，簡稱在外磁場的作用下，原來沒有磁性的物質(zhì)，變得具有磁性，簡稱磁化磁化。磁介質(zhì)被磁化后，會產(chǎn)生附加磁場，從而改變原來空間磁場的分布。磁介質(zhì)被磁化后，會產(chǎn)生附加磁場，從而改變原來空間磁場的分布。 B0 v 2）抗磁質(zhì)的磁化：）抗磁質(zhì)的磁化： 無外磁場時：抗磁質(zhì)對外不顯磁性。無外磁場時：抗磁質(zhì)對外不顯磁性。 0 m無外磁場時無外磁場時, ,電子軌道運動的電子軌道運動的向心力只有庫侖力。向心力只有庫侖力。rmrZe202024 rmrBerZe22024 mf 00 02022

5、emeBrmrBe020 rmrmrBerBerZe 020020224meB2 有外磁場時，有外磁場時，電子電子受庫侖力和洛倫茲力，假設(shè)軌道的半徑不變受庫侖力和洛倫茲力，假設(shè)軌道的半徑不變（相當(dāng)于定態(tài)假設(shè)），洛倫茲力遠(yuǎn)小于庫侖力。（相當(dāng)于定態(tài)假設(shè)），洛倫茲力遠(yuǎn)小于庫侖力。Bmreerme42222 任何磁介質(zhì)都有抗磁性。但在順磁質(zhì)中，以固有磁矩的任何磁介質(zhì)都有抗磁性。但在順磁質(zhì)中，以固有磁矩的 轉(zhuǎn)向為主，抗磁性被掩蓋了。轉(zhuǎn)向為主，抗磁性被掩蓋了。外磁場撤消：宏觀上又不顯磁性。外磁場撤消：宏觀上又不顯磁性。 宏觀上表現(xiàn)：在磁介質(zhì)表面出現(xiàn)宏觀上表現(xiàn)：在磁介質(zhì)表面出現(xiàn)磁化電流，磁化電流，將產(chǎn)生和外

6、磁場將產(chǎn)生和外磁場方向相反的附加磁場。方向相反的附加磁場。在磁介質(zhì)內(nèi)的磁場減小?？勾刨|(zhì)產(chǎn)生在磁介質(zhì)內(nèi)的磁場減小?？勾刨|(zhì)產(chǎn)生磁化電流很小。磁化電流很小。B0 fm v 若電子的角速度與外磁場的方向相反，若電子的角速度與外磁場的方向相反，也會有同樣的結(jié)論。也會有同樣的結(jié)論。Bmreme422 抗磁質(zhì)的磁性起源于電子作軌道運動時，在外磁場作用抗磁質(zhì)的磁性起源于電子作軌道運動時，在外磁場作用下會受到洛倫茲力，從而產(chǎn)生與外磁場方向相反的磁矩。下會受到洛倫茲力，從而產(chǎn)生與外磁場方向相反的磁矩。說明說明載流子的宏觀定向移動，是載流子的宏觀定向移動，是電荷遷移的結(jié)果。電荷遷移的結(jié)果。磁介質(zhì)被外磁場磁化的結(jié)果，

7、是磁介質(zhì)被外磁場磁化的結(jié)果，是大量分子電流的疊加，是大量分大量分子電流的疊加，是大量分子電流統(tǒng)計平均的宏觀效果。子電流統(tǒng)計平均的宏觀效果。不同點不同點相同點相同點都可以產(chǎn)生磁場，滿足畢奧都可以產(chǎn)生磁場，滿足畢奧- -薩伐爾定律，薩伐爾定律，遵從電流產(chǎn)生磁場規(guī)律遵從電流產(chǎn)生磁場規(guī)律電荷的宏觀遷移電荷的宏觀遷移磁化電流不能傳導(dǎo)，電子都被磁化電流不能傳導(dǎo)，電子都被限制在分子范圍內(nèi)運動，束縛限制在分子范圍內(nèi)運動，束縛在介質(zhì)內(nèi)部在介質(zhì)內(nèi)部磁化電流磁化電流傳導(dǎo)電流傳導(dǎo)電流磁化電流與傳導(dǎo)電流的異同磁化電流與傳導(dǎo)電流的異同分子電流運行無阻力，即無熱分子電流運行無阻力，即無熱效應(yīng)。效應(yīng)。 電荷的宏觀遷移產(chǎn)生焦耳

8、熱。電荷的宏觀遷移產(chǎn)生焦耳熱。1、磁化強(qiáng)度矢量：、磁化強(qiáng)度矢量：描述磁介質(zhì)磁化狀態(tài)的物理量描述磁介質(zhì)磁化狀態(tài)的物理量 VmM 定義：定義：磁介質(zhì)中某點附近、單位體積內(nèi)磁介質(zhì)中某點附近、單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和。分子磁矩的矢量和。二、磁化強(qiáng)度與磁化電流：二、磁化強(qiáng)度與磁化電流：假設(shè)：假設(shè)： 介質(zhì)宏觀體積內(nèi)，每個分子電流介質(zhì)宏觀體積內(nèi)，每個分子電流 Im 都相同；都相同； 每個分子電流每個分子電流平均平均所圍面積為所圍面積為S 0 ； 分子磁距分子磁距 取向相同。取向相同。 m0SnImnMm磁化強(qiáng)度：磁化強(qiáng)度：LldBACneS0S 取介質(zhì)中任一以取介質(zhì)中任一以L 為邊界的曲面為邊界的曲面S

9、, 電流電流 A 與與 S 面不相交；面不相交； 電流電流 B 與與S 面相交兩次，被面相交兩次，被S 面切割；面切割； 電流電流C 與與S 面相交一次，被面相交一次，被L 穿過；穿過；2、磁化強(qiáng)度與磁化電流的關(guān)系、磁化強(qiáng)度與磁化電流的關(guān)系 LlMId則通過曲面則通過曲面S 的磁化電流：的磁化電流： 磁介質(zhì)中通過任一曲面磁介質(zhì)中通過任一曲面S 的磁化電流強(qiáng)度的磁化電流強(qiáng)度I等于磁化強(qiáng)度等于磁化強(qiáng)度矢量沿矢量沿S 的邊界線的邊界線 L 的線積分。的線積分。LldneS0S 圓柱中的分子數(shù)：圓柱中的分子數(shù)： cosd0lSn穿過穿過dl 的分子電流之和：的分子電流之和：lSnImd0 lmnd l

10、Md lSInimdcos0 在在 L 上取上取dl ，以，以dl 為軸線作圓柱體，為軸線作圓柱體， 且底面且底面S0為平均分子電流面積為平均分子電流面積, 其法線其法線 與與 的夾角的夾角 。neld一、磁介質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度：一、磁介質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度：BBB 0BIBMBI|00 產(chǎn)生附加場產(chǎn)生附加場使介質(zhì)磁化使介質(zhì)磁化產(chǎn)生產(chǎn)生III 0H二二、磁場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理IlBL0d 在真空中：在真空中：)d()(d00000 LLlMIIIIlB 有磁介質(zhì)時：有磁介質(zhì)時：16.2 磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理 M

11、BH 0 定義：定義：磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度0dIlHL 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 : 磁介質(zhì)內(nèi)磁場強(qiáng)度矢量沿任一閉合路徑的積分等于該磁介質(zhì)內(nèi)磁場強(qiáng)度矢量沿任一閉合路徑的積分等于該閉合路徑所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和閉合路徑所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和I 0 。00d)(IlMBL 即即 由于磁化電流與傳導(dǎo)電流在產(chǎn)生磁場方面性質(zhì)相同，由于磁化電流與傳導(dǎo)電流在產(chǎn)生磁場方面性質(zhì)相同，故故有介質(zhì)時，高斯定理仍成立有介質(zhì)時，高斯定理仍成立 ( 普適性普適性 ) 。 0d SSB三、三、磁介質(zhì)中的磁介質(zhì)中的高斯定理高斯定理：BBB 0注意：注意：四、線性磁介質(zhì)四、線性磁介質(zhì)HMm m mr 1令令

12、r 0 對大多數(shù)磁介質(zhì)，實驗證明：磁化強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度成正比。對大多數(shù)磁介質(zhì)，實驗證明：磁化強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度成正比。 磁介質(zhì)的磁化率，磁介質(zhì)的磁化率，是一個純數(shù)。是一個純數(shù)。 磁介質(zhì)相對磁導(dǎo)率磁介質(zhì)相對磁導(dǎo)率 磁介質(zhì)的絕對磁導(dǎo)率（磁導(dǎo)率）磁介質(zhì)的絕對磁導(dǎo)率（磁導(dǎo)率）的的關(guān)關(guān)系系MHB,HBMBHm 00HBm)1(0 HHBr 0適用于適用于各向同性各向同性的非鐵磁質(zhì)。的非鐵磁質(zhì)。即即 例題例題1 一均勻磁化的磁介質(zhì)棒，長為一均勻磁化的磁介質(zhì)棒，長為1.0m，橫截面積為，橫截面積為0.010m2，棒內(nèi)沿軸向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，棒內(nèi)沿軸向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為7.510-2T，其磁矩等于，其磁矩等于400A.m

13、2。求棒內(nèi)的磁場強(qiáng)度。求棒內(nèi)的磁場強(qiáng)度。解解 磁化介質(zhì)棒的磁化強(qiáng)度磁化介質(zhì)棒的磁化強(qiáng)度mAmmmA22/ 100 . 4 0 . 1 010. 0 4004 VmM代入磁場強(qiáng)度定義式代入磁場強(qiáng)度定義式 A/m)( 102.0 100 . 4 10 4 105 . 7 44720 MBH IRr 解解 在導(dǎo)體外取圓形回路為安培回路，則在導(dǎo)體外取圓形回路為安培回路，則rIHBrr 200 例題例題2 磁導(dǎo)率為磁導(dǎo)率為1圓柱形載流導(dǎo)體，電流為圓柱形載流導(dǎo)體，電流為I，置于無限大的，置于無限大的相對磁導(dǎo)率為相對磁導(dǎo)率為 的磁介質(zhì)中，求柱內(nèi)、外任一點的的磁介質(zhì)中，求柱內(nèi)、外任一點的 。r HB、rHlH

14、L 2d rIH 2 IrH 2rrHB 由安培環(huán)路定理由安培環(huán)路定理, ,在導(dǎo)體內(nèi)取圓形回路為安培回路，則在導(dǎo)體內(nèi)取圓形回路為安培回路，則rHlHL 2d 由安培環(huán)路定理由安培環(huán)路定理, ,內(nèi)內(nèi)IrH 2IRrrRII2222 內(nèi)內(nèi)22 RIrH 212 RIrB ORI 2rHRr在充滿均勻磁介質(zhì)場中磁感應(yīng)強(qiáng)度為真空中的在充滿均勻磁介質(zhì)場中磁感應(yīng)強(qiáng)度為真空中的 倍倍. .解解:1:1）取以軸線為圓心）取以軸線為圓心, ,垂直于軸線的半徑為垂直于軸線的半徑為 的環(huán)路的環(huán)路, ,則則: :1Rr 212dRIrlHL12102RrRIrH12RrrIH2）取一半徑取一半徑 的環(huán)路的環(huán)路, ,得

15、得: :1Rr 3）由由 得得: :,HB10Rr 2112RIrB21RrRrIB222Rr rIB20 作業(yè)作業(yè) 1R2R12H12RIro1R本圖中假設(shè)本圖中假設(shè)B2R1R21ro1、法向分量的邊值關(guān)系、法向分量的邊值關(guān)系SeBSeBSBnnSm 2211d設(shè)分界面法線設(shè)分界面法線 由介質(zhì)由介質(zhì)1指向介質(zhì)指向介質(zhì)2。neSBBen ）（12 在兩種磁介質(zhì)分界面上任取面在兩種磁介質(zhì)分界面上任取面元元 ，以，以 為底面積作一極扁的為底面積作一極扁的圓柱面。圓柱面。S S 由高斯定理由高斯定理介質(zhì)介質(zhì)1介質(zhì)介質(zhì)21ne2neneS 附加五、恒定磁場的邊值關(guān)系附加五、恒定磁場的邊值關(guān)系012 S

16、BBen）（結(jié)論結(jié)論 在兩種介質(zhì)界面的兩側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量在兩種介質(zhì)界面的兩側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量是連續(xù)的。是連續(xù)的。nnBB12 法向分量的邊值關(guān)系法向分量的邊值關(guān)系介質(zhì)介質(zhì)2 2介質(zhì)介質(zhì)1 1Sne0neteACBDl h面面S為兩個不同介質(zhì)的分界面。其法線方向為為兩個不同介質(zhì)的分界面。其法線方向為 。nel 作狹長矩形回路作狹長矩形回路ABCD，邊長為，邊長為 ，h為二階無限小。為二階無限小。2、 的切線分量不連續(xù)的切線分量不連續(xù)HleHleHlHtLt 12dleIn 00 leleHleHntt 012 012)(nteeHH nnteee 0 0012012)()()(nn

17、nnneeHHeeeHH )(12HHen ttHH12由安培環(huán)路定理，由安培環(huán)路定理， 切向分量的邊值關(guān)系切向分量的邊值關(guān)系ttHH12 當(dāng)界面上無傳導(dǎo)電流，即當(dāng)界面上無傳導(dǎo)電流，即 時時0 在兩種介質(zhì)在兩種介質(zhì)界面的兩側(cè)界面的兩側(cè)，當(dāng)有傳導(dǎo)面電流時，當(dāng)有傳導(dǎo)面電流時，磁場磁場強(qiáng)度的強(qiáng)度的切向分量發(fā)生突變，是不連續(xù)的。當(dāng)無切向分量發(fā)生突變，是不連續(xù)的。當(dāng)無傳導(dǎo)面電傳導(dǎo)面電流流時，時，磁場強(qiáng)度的切向分量磁場強(qiáng)度的切向分量是連續(xù)的。是連續(xù)的。結(jié)論結(jié)論3、 線的折射定律線的折射定律B當(dāng)界面上無傳導(dǎo)電流時，對于滿足當(dāng)界面上無傳導(dǎo)電流時，對于滿足 的線性磁介質(zhì)：的線性磁介質(zhì)：HB ttHH12 112

18、2 ttBBnnBB12 ntBBtg222 ntBBtg111 ttBBtgtg2121 212121rrtgtg 介質(zhì)介質(zhì)1介質(zhì)介質(zhì)21B2B1 2 B線的折射定律線的折射定律一、鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律一、鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律鐵磁質(zhì)是磁化性能很強(qiáng)，是性能特異，用途廣泛的磁介質(zhì)。鐵磁質(zhì)是磁化性能很強(qiáng)，是性能特異，用途廣泛的磁介質(zhì)。主要有主要有 鐵、鈷、鎳等金屬和它們的某些化合物。鐵、鈷、鎳等金屬和它們的某些化合物。 如圖將鐵磁質(zhì)做成環(huán)狀，外部繞以線圈，通入電流，如圖將鐵磁質(zhì)做成環(huán)狀，外部繞以線圈，通入電流，鐵磁質(zhì)被磁化，副線圈接沖擊電流計，可測環(huán)中的磁感應(yīng)鐵磁質(zhì)被磁化，副線圈接沖擊電流計，可測環(huán)中的磁

19、感應(yīng)強(qiáng)度。強(qiáng)度。rNIH 2 由電磁感應(yīng)現(xiàn)象可測量由電磁感應(yīng)現(xiàn)象可測量B。鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律可用實驗方法研究。鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律可用實驗方法研究。HBM 0 MBHI、0鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律B H、 M H曲線曲線磁場強(qiáng)度為：磁場強(qiáng)度為：16.3 鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)MN：H 變大，變大，B急劇增大，急劇增大， N P：H 增加，增加，B增加，增加十分緩慢增加，增加十分緩慢P點：點：H 增加，增加，B 到飽和狀態(tài)。到飽和狀態(tài)。初始磁化曲線：初始磁化曲線：再次磁化時，鐵磁質(zhì)具有以下特點：再次磁化時，鐵磁質(zhì)具有以下特點：1） 存在存在磁滯現(xiàn)象。磁滯現(xiàn)象。 B 的變化落后于的變化落后于H 的變化的現(xiàn)

20、象，叫做的變化的現(xiàn)象，叫做磁滯。磁滯。2）當(dāng)磁場強(qiáng)度等于零時，鐵磁質(zhì)中的磁）當(dāng)磁場強(qiáng)度等于零時，鐵磁質(zhì)中的磁 感應(yīng)強(qiáng)度不為零，這種情形稱為感應(yīng)強(qiáng)度不為零，這種情形稱為剩磁剩磁。3） 要使鐵磁質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零，要使鐵磁質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零， 必須加上反向電流（反向磁場強(qiáng)度），必須加上反向電流（反向磁場強(qiáng)度）， 使鐵磁質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零的反向使鐵磁質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零的反向 磁場強(qiáng)度的值稱為磁場強(qiáng)度的值稱為矯頑力。矯頑力。5） 由由B H 圖圖 可以看出，鐵磁質(zhì)的可以看出，鐵磁質(zhì)的相對磁導(dǎo)率不是常數(shù)相對磁導(dǎo)率不是常數(shù)， 它與磁場強(qiáng)度成非線性關(guān)系。它與磁場強(qiáng)度成非線性關(guān)系。4） 由圖可知，

21、磁化曲線為非線性的。該閉合曲線稱為由圖可知，磁化曲線為非線性的。該閉合曲線稱為 磁滯回線。磁滯回線。 鐵磁質(zhì)中鐵磁質(zhì)中 隨隨H 的變化曲線的變化曲線二、鐵磁質(zhì)的磁化機(jī)理二、鐵磁質(zhì)的磁化機(jī)理 近代科學(xué)實驗證明，鐵磁質(zhì)的磁性主要來源于近代科學(xué)實驗證明，鐵磁質(zhì)的磁性主要來源于電子自旋磁電子自旋磁矩矩。在無外磁場的時，鐵磁質(zhì)中電子自旋磁矩可以在小范圍內(nèi)。在無外磁場的時，鐵磁質(zhì)中電子自旋磁矩可以在小范圍內(nèi)“自發(fā)地自發(fā)地”排列起來，形成一個個小的排列起來，形成一個個小的“自發(fā)磁化區(qū)自發(fā)磁化區(qū)” ” 磁磁疇疇。 當(dāng)存在外磁場時，當(dāng)存在外磁場時，在外場的作用下磁疇的在外場的作用下磁疇的取向與外磁場一致，顯取向

22、與外磁場一致，顯現(xiàn)一定的磁性?，F(xiàn)一定的磁性。 當(dāng)外磁場撤消后，由于阻礙當(dāng)外磁場撤消后，由于阻礙轉(zhuǎn)向的摩擦力的存在，轉(zhuǎn)向的摩擦力的存在，阻礙磁疇阻礙磁疇恢復(fù)恢復(fù)到原來的狀態(tài)，使磁體內(nèi)保到原來的狀態(tài)，使磁體內(nèi)保留部分磁性，即剩磁。留部分磁性，即剩磁。 a：未磁化時狀態(tài)未磁化時狀態(tài)b：疇壁的可逆位移階段：疇壁的可逆位移階段 OM段段c：不可逆的磁化：不可逆的磁化 MN 段段d：磁疇磁矩的轉(zhuǎn)動：磁疇磁矩的轉(zhuǎn)動 NS 段段e：趨于飽和的階段：趨于飽和的階段 SP 段段 在外磁場撤消后，在外磁場撤消后，在外磁場撤消后，鐵磁質(zhì)內(nèi)在外磁場撤消后，鐵磁質(zhì)內(nèi)摻雜摻雜和和內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力或因為或因為介質(zhì)存在缺陷介質(zhì)存在

23、缺陷, ,阻礙磁疇恢復(fù)阻礙磁疇恢復(fù)到原來的狀態(tài)，有到原來的狀態(tài)，有剩磁。剩磁。 a b c d e S1）附加磁場）附加磁場 很大，很大，相對磁導(dǎo)率高。相對磁導(dǎo)率高。 B m ,H2 ) 磁化曲線非線性。磁化曲線非線性。 是是 的復(fù)雜函數(shù)。的復(fù)雜函數(shù)。HM3）存在磁滯現(xiàn)象，）存在磁滯現(xiàn)象， 落后于落后于 。4）剩余磁性）剩余磁性 剩磁剩磁。 5）存在居里溫度存在居里溫度。三、三、鐵磁體的特點鐵磁體的特點材材 料料居里點居里點鐵鐵1 043 k鈷鈷1 388 k鎳鎳631 k影響鐵磁質(zhì)磁性的因素：影響鐵磁質(zhì)磁性的因素：溫度對磁性有影響溫度對磁性有影響 當(dāng)溫度升高到某一臨界點時，鐵磁性就當(dāng)溫度升高

24、到某一臨界點時，鐵磁性就消失，變?yōu)轫槾刨|(zhì)。溫度下降后，鐵磁性又恢復(fù)。消失，變?yōu)轫槾刨|(zhì)。溫度下降后，鐵磁性又恢復(fù)。強(qiáng)烈震動會瓦解磁疇。強(qiáng)烈震動會瓦解磁疇。尺寸影響磁疇結(jié)構(gòu)性。尺寸影響磁疇結(jié)構(gòu)性。介觀尺度下有新現(xiàn)象介觀尺度下有新現(xiàn)象單疇結(jié)構(gòu)單疇結(jié)構(gòu)居里點低居里點低矯頑力高矯頑力高四、四、鐵磁材料的應(yīng)用鐵磁材料的應(yīng)用1）軟磁材料）軟磁材料 磁滯回線窄、磁滯回線窄、矯頑力矯頑力小的材料。小的材料。 如電工純鐵、如電工純鐵、硅鋼片，鐵氧體等。廣泛應(yīng)用于變壓器，互硅鋼片，鐵氧體等。廣泛應(yīng)用于變壓器，互感器，接觸器，繼電器等的鐵心。感器，接觸器，繼電器等的鐵心。鐵鐵磁磁質(zhì)質(zhì)軟磁材料軟磁材料硬磁材料硬磁材料矩

25、磁材料矩磁材料3）矩磁材料）矩磁材料 剩磁大的軟磁材料。剩磁大的軟磁材料。 可用作記憶元件，控制元件，開關(guān)元件?？捎米饔洃浽?，控制元件，開關(guān)元件。 2）硬磁材料）硬磁材料 磁滯回線寬、磁滯回線寬、矯頑力大矯頑力大的材料。的材料。 用于用于制造永磁鐵、制造永磁鐵、磁電式儀表，電聲換能元件，永磁電機(jī)，磁電式儀表，電聲換能元件，永磁電機(jī)，指南針等指南針等。磁介質(zhì)分類磁介質(zhì)分類 - 磁滯磁滯.外磁場撤除后外磁場撤除后, 外磁場撤除后外磁場撤除后, 外磁場撤除后外磁場撤除后, 保留部分磁性保留部分磁性.磁性消失磁性消失. 磁性消失磁性消失. 110.0 rmmBB 反方向反方向與與.1010:,.62

26、0 且且很很大大不不是是常常數(shù)數(shù)同同方方向向與與rmBB 順磁質(zhì)順磁質(zhì)(弱弱) 抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)(弱弱) 鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)(強(qiáng)強(qiáng))(錳、鋁、氧錳、鋁、氧)(銅、銀、巖鹽、氫銅、銀、巖鹽、氫)(鐵、鈷、鎳鐵、鈷、鎳)有分子電流有分子電流,無凈分子電流無凈分子電流 有固有磁矩有固有磁矩.無固有磁矩?zé)o固有磁矩電子的自旋磁矩電子的自旋磁矩形成磁疇形成磁疇部分抗磁性部分抗磁性, 總效果順磁性總效果順磁性.抗磁性抗磁性.順磁性順磁性1100 rmmBB 同方向同方向與與磁化強(qiáng)度矢量：磁化強(qiáng)度矢量：VmM 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理0dIlHL 0d SSB磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的高斯定理MB

27、H 0 磁場強(qiáng)度矢量磁場強(qiáng)度矢量 的的關(guān)關(guān)系系MHB,HHBr 0作業(yè)：作業(yè)：16 4、6、7 5 4 磁磁 路路 一、鐵磁質(zhì)與非鐵磁質(zhì)界面處磁場的分布一、鐵磁質(zhì)與非鐵磁質(zhì)界面處磁場的分布線的折射定律線的折射定律B2121rrtgtg 若介質(zhì)若介質(zhì)1為空氣，介質(zhì)為空氣，介質(zhì)2為鐵磁質(zhì)為鐵磁質(zhì)11 r 以以上上6221010 r 0201900 ，介質(zhì)介質(zhì)1介質(zhì)介質(zhì)21B2B1 2 21rr 21 tgtg 弱磁質(zhì)一側(cè)的磁感應(yīng)線和磁場線幾乎與弱磁質(zhì)一側(cè)的磁感應(yīng)線和磁場線幾乎與界面垂直時，在鐵磁質(zhì)一側(cè)的磁感應(yīng)線和磁界面垂直時，在鐵磁質(zhì)一側(cè)的磁感應(yīng)線和磁場線幾乎與界面平行，從而使磁感應(yīng)線和磁場線幾乎

28、與界面平行，從而使磁感應(yīng)線和磁場線非常密集。即高磁導(dǎo)率的物質(zhì)把磁通量場線非常密集。即高磁導(dǎo)率的物質(zhì)把磁通量集中自己的內(nèi)部。集中自己的內(nèi)部。界面界面鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)弱磁質(zhì)弱磁質(zhì)鐵芯把絕大部分鐵芯把絕大部分 線和線和 線集中于自身內(nèi)部。線集中于自身內(nèi)部。BH附加二、磁疇理論附加二、磁疇理論二、磁路定理二、磁路定理 閉合鐵芯或開有狹窄空氣隙的鐵芯構(gòu)成的磁感應(yīng)線集閉合鐵芯或開有狹窄空氣隙的鐵芯構(gòu)成的磁感應(yīng)線集中的通路，稱為中的通路，稱為磁路磁路。磁路以外的磁感應(yīng)線，稱為。磁路以外的磁感應(yīng)線，稱為漏磁漏磁。在閉合磁路中取一閉合回路，由安培環(huán)路定理在閉合磁路中取一閉合回路，由安培環(huán)路定理 LlHNId0iil

29、H riiilB 0 iriiiSl 0由磁路中各橫截面的磁通量由磁路中各橫截面的磁通量 都相等。都相等。i iriiSlNI 00一個沒有鐵芯的載一個沒有鐵芯的載流線圈產(chǎn)生的磁感流線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)線是彌散在整個應(yīng)線是彌散在整個空間的?？臻g的。若把載流線圈繞在若把載流線圈繞在鐵芯上，產(chǎn)生的磁鐵芯上，產(chǎn)生的磁感應(yīng)線基本在鐵芯感應(yīng)線基本在鐵芯內(nèi)部。內(nèi)部。 iriiSlNI 00對比電路的歐姆定律對比電路的歐姆定律 iiiiSlIRI 磁勢降磁勢降磁阻磁阻磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率磁通量磁通量磁動勢磁動勢磁磁路路電勢降電勢降電阻電阻電導(dǎo)率電導(dǎo)率電流電流電動勢電動勢電電路路 r 0SlR SlRrm 0 IRmRHl I0NIm 磁路中的幾個主要物理量定義為磁路中的幾個主要物理量定義為0NIm SlRrm 0 mRHl miiimRlH 磁路定理磁路定理磁動勢磁動勢磁磁 阻阻磁勢降磁勢降單位：安匝（單位：安匝（A）例例1螺繞環(huán)的截面積為螺繞環(huán)的截