介質(zhì)中的磁性

介質(zhì)中的磁性第一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五本章內(nèi)容本章內(nèi)容Contents磁介質(zhì)的磁化magnetizationofmagneticmedium磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium鐵磁質(zhì)ferromagnetic第二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)ssss12.1磁介質(zhì)的磁化magnetizationofmagneticmedium第三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五介質(zhì)的磁化、磁導(dǎo)率+BBB0B0真空中的磁場(chǎng)介質(zhì)被磁化后所產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)真空中的磁場(chǎng)介質(zhì)內(nèi)的合磁場(chǎng)介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率mr0BB介質(zhì)的磁化及相對(duì)磁導(dǎo)率磁介質(zhì)第四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五磁介質(zhì)的分類

銅鋁

鐵順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)mr1且~~1~~1且mrmr11磁介質(zhì)的分類及舉例1+101-10-5~~~~~~105-4第五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五順磁質(zhì)磁化微觀機(jī)制B0真空中的磁場(chǎng)介質(zhì)的分子磁矩(分子中的電子自旋和繞核運(yùn)動(dòng)形成的電子磁矩的矢量和)B無外場(chǎng),磁矩隨機(jī)取向,相互抵消.順磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制0B0BB施加,順磁質(zhì)的與同向.,第六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五抗磁質(zhì)磁化微觀機(jī)制B0真空中的磁場(chǎng)抗磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制B抗磁質(zhì)的電子磁矩矢量和近乎零.(順磁質(zhì)亦有此效應(yīng),其影響相對(duì)較小).0B0BB施加,引起感應(yīng)分子電流(無阻),所形成的與反向.第七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五磁化電流B0表面形成磁化電流磁化電流與磁化電流密度l磁化電流IssjIsl磁化電流密度內(nèi)部分子電流抵消第八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和。它帶來附加磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)。順磁質(zhì)：與同向，與同方向。單位：安培/米(A/m)一、磁化強(qiáng)度:磁化強(qiáng)度與介質(zhì)中磁場(chǎng)描述與反向，與反方向。抗磁質(zhì)：第九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五磁化面電流密度=在垂直于電流流動(dòng)方向上單位長(zhǎng)度的分子面電流。設(shè)介質(zhì)的截面積

S，則有：二、磁化強(qiáng)度與磁化面電流的關(guān)系：l介質(zhì)內(nèi)的分子磁矩之和為：×磁化強(qiáng)度的環(huán)流：更一般的證明為：i’

與L環(huán)繞方向成右旋者為正，反之為負(fù)。第十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)ssss12.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium第十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五磁介質(zhì)安培環(huán)路定理mr(剖面)磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理BL回路的環(huán)流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sIr0PLmr介磁質(zhì)載流螺線環(huán)N匝s導(dǎo)線中的傳導(dǎo)電流Ic介質(zhì)表面的磁化電流I?能有更方便的表達(dá)嗎第十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五續(xù)7磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理(續(xù))r0PLmr介磁質(zhì)載流螺線環(huán)N匝BL回路的環(huán)流:iBhdl0mISiL(0mSiSiIci)i+sI?能有更方便的表達(dá)嗎其中Bp2rBhdlL0BmrB,,SiIciIcN0Bm0IcNp2r,.得BhdlLm0mrSiIcimSiIcihdlLBmSiIci即令HBmH,稱磁場(chǎng)強(qiáng)度()Am-1hhdlLHSiIci磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理BHmm0mrm,第十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五例題IImr1mr2例題兩長(zhǎng)直載流同軸薄導(dǎo)體圓筒筒間填滿兩層磁介質(zhì)B求介質(zhì)內(nèi)的分布R1LrOR2RIp2rldHp2r0HcoshdlHLp2r0H00ld應(yīng)用介質(zhì)中的安培環(huán)路定理Hp2rI0mB12mr1mr2介質(zhì)內(nèi)介質(zhì)內(nèi)m1Hmr1p2rIBm2H0mmr2p2rI得r()1RRr()RR2第十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)中的高斯定理磁介質(zhì)sB任意封閉曲面sdh0Bs通過磁介質(zhì)磁場(chǎng)中任一封閉曲面的磁通量均應(yīng)等于零.第十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)ssss12.3鐵磁質(zhì)ferromagnetic第十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五鐵磁質(zhì)的磁滯現(xiàn)象鐵磁質(zhì)磁化的磁滯現(xiàn)象動(dòng)畫示意IBH鐵磁質(zhì)霍耳器件探頭螺線環(huán)0-+高斯計(jì)測(cè)B電流計(jì)測(cè)IHI()80-+飽和剩磁矯頑力第十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五磁滯回線HOBsB飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度剩磁BrHc矯頑力磁滯回線IBH鐵磁質(zhì)霍耳器件探頭螺線環(huán)0高斯計(jì)測(cè)B+電流計(jì)測(cè)IH8I()0+實(shí)驗(yàn)電路簡(jiǎn)圖第十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五常見的鐵磁材料三類常見的鐵磁材料及其磁滯回線形態(tài)HBOHBOHBO軟磁材料硬磁材料矩磁材料矯頑力小,易充退磁.如純鐵硅鋼等.用于電機(jī)變壓器繼電器等的鐵芯.矯頑力大,剩磁也大.如錳鎂鐵氧體等用于電磁儀表揚(yáng)聲器等的永久磁鐵.剩磁值接近飽和值.如碳鋼鋇鐵氧體等.兩剩磁態(tài)可控翻轉(zhuǎn),用于計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存元件.第十九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五鐵磁質(zhì)磁化微觀機(jī)制用金相顯微鏡觀察到拋光鋼材樣品表面上鐵粉在磁疇邊界上聚集.鐵磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制磁疇鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化小區(qū)域(由電子自旋磁矩引起)用偏振光顯微鏡觀察到的石榴石單晶磁性薄膜的迷宮式磁疇.第二十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五續(xù)14鐵磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制（續(xù)）H0HHHH

各磁疇磁化方向混亂，整體不顯磁性.疇壁運(yùn)動(dòng)

磁疇的自發(fā)磁化方向與外場(chǎng)方向相同或相近的磁疇體積擴(kuò)大,反之縮小.磁疇壁發(fā)生運(yùn)動(dòng).磁疇轉(zhuǎn)向

磁疇的自發(fā)磁化方向轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向.飽和

全部磁疇方向均轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向.磁滯現(xiàn)象及剩磁,是因磁化時(shí)磁疇相互摩擦發(fā)熱,使過程不可逆.第二十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)鐵磁質(zhì)被加熱達(dá)到某一臨界溫度時(shí),便會(huì)失去自己的特性而成為順磁質(zhì).這一臨界溫度稱為居里點(diǎn)cT.2413690K釓鈷鐵鎳114K31K23K()C1140769C853C02C第二十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五作業(yè)作業(yè)：獨(dú)立認(rèn)真完成作業(yè)！第二十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五作業(yè)提示對(duì)順磁質(zhì)μr

1；對(duì)抗磁質(zhì)μr

1；對(duì)鐵磁質(zhì)μr

1。12-T1

磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率μr是反映物質(zhì)磁性的物理量，它的數(shù)值一般有以下幾種：解法提要><>>12-T2

在工廠中搬運(yùn)燒紅了的鋼錠時(shí)，不用電磁鐵起重的原因是：答案：常溫下鋼錠為鐵磁質(zhì)，磁性很強(qiáng)；但高溫會(huì)破壞磁疇，使之變成順磁質(zhì)，磁性變?nèi)?，故電磁鐵不能對(duì)燒紅了的鋼錠產(chǎn)生足夠強(qiáng)的吸力。12-T3一均勻磁化的介質(zhì)棒，直徑為1cm，長(zhǎng)為20cm，磁化強(qiáng)度為1000A/m。求此棒的磁矩的大小。由得此棒的磁矩大小為：=6.37×10-2A/m第二十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五解法提要作業(yè)提示12-T4

一磁導(dǎo)率為μ1的無限長(zhǎng)圓柱形直導(dǎo)線，半徑為R1，其中沿軸向均勻地通有電流I。在導(dǎo)線外包一層磁導(dǎo)率為μ2的圓筒形不導(dǎo)電的磁介質(zhì)，外半徑為R2。求：磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布。

由有

在導(dǎo)線內(nèi)部，r<R1

：,,在磁介質(zhì)內(nèi)部R1<r<R2

：,,在磁介質(zhì)外，

r>R2

：,,第二十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五解法提要作業(yè)提示12-T5

有一根磁鐵棒，其矯頑力為4103Am-1，欲把它插入長(zhǎng)為12cm繞有60匝線圈的螺線管中使它去磁，此螺線管應(yīng)通以多大電流？傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值上至少應(yīng)等于矯頑力即：

故：第二十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五解法提要作業(yè)提示12-T6

一鐵環(huán)外繞有N匝絕緣導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有不變的電流I,若在環(huán)上鋸開一個(gè)狹縫（不影響導(dǎo)線），試比較：

（1）鋸開前后鐵芯中的B,H,M大小如何變化；（2）鐵芯中與狹縫中的B,H,M

的大小。B線總是閉合曲線，而H線不一定連續(xù)。H的環(huán)流由通過回路的傳導(dǎo)電流決定，而B的環(huán)流卻由通過回路的傳導(dǎo)電流和磁化電流共同決定。因此：得：；鋸開后，因磁場(chǎng)線連續(xù)，且縫很窄，可認(rèn)為鐵芯中與狹縫中的B值相等，而H值不再相等。記鐵環(huán)平均周長(zhǎng)為l，則由（1）鋸開前環(huán)內(nèi)各點(diǎn)的H值相等，B值