磁介質(zhì)的磁化磁化電流磁化強度.ppt

1、1,第9章 磁介質(zhì) 1 磁介質(zhì)及其分類 2 有磁介質(zhì)時磁場的規(guī)律 3 鐵磁質(zhì),2,1 磁介質(zhì)及其分類 一、磁介質(zhì)的分類 二、 磁介質(zhì)的磁化 磁化電流 三、磁化強度,3,介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率,順磁質(zhì) 抗磁質(zhì) 鐵磁質(zhì),1 磁介質(zhì)及其分類 一、磁介質(zhì)的分類 介質(zhì)對場有影響 總場是,傳導(dǎo)電流產(chǎn)生,與介質(zhì)有關(guān)的電流產(chǎn)生,在介質(zhì)均勻充滿磁場的情況下,4,二、 磁介質(zhì)的磁化 磁化電流 1. 分子電流 分子磁矩 磁偶極子 每個分子等效一個圓電流,順磁質(zhì) 抗磁質(zhì),磁疇,鐵磁質(zhì),5,2.磁化的微觀解釋 1)順磁性,方向與 方向相同,2)抗磁性 分子中電子軌道角動量的旋進,電子軌道磁矩受磁力矩方向垂直紙面向內(nèi),軌道角動

2、量繞磁場旋進,電子附加一個與磁感強度相反的磁矩,(只有順磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)才具有順磁性),(所有介質(zhì)均具有抗磁性),6,3.磁化電流 由于分子磁矩的取向一致 考慮到它們相對應(yīng)的 分子電流 如 長直螺線管內(nèi)部充滿均勻的各向同性介質(zhì)將被均勻磁化,視頻安培表面電流,7,三、磁化強度 1.磁化強度,2.磁化強度與磁化電流的關(guān)系,極化強度,對比電介質(zhì),8,推導(dǎo)：,S,穿過L所圍曲面S 的磁化電流,則套住 dl 的分子電流：,設(shè)分子濃度為 n，,9,介質(zhì)表面磁化電流密度：,選,磁化面電流密度,10,3. 磁化規(guī)律 各向同性線性磁介質(zhì),介質(zhì)的磁化率,對比 電介質(zhì),極化率,11,2 有磁介質(zhì)時磁場的規(guī)律 一、 有介

3、質(zhì)時的環(huán)路定理 二、 環(huán)路定理的應(yīng)用舉例 三、 磁場的界面關(guān)系 *靜磁屏蔽,12,一、有介質(zhì)時的環(huán)路定理,考慮到磁化電流（1）式則需加以修正,13,設(shè)：I0 傳導(dǎo)電流,I 磁化電流,I,定義,14,得：,H 的單位：,真空：,奧斯特 Oe（SGSM），,A/m （ SI ）；,的環(huán)路定理,15,各向同性線性磁介質(zhì), 磁導(dǎo)率,令,則有,將,代入,得,對比各向同性線性電介質(zhì),16,二、環(huán)路定理的應(yīng)用舉例,例1,介質(zhì)中閉合回路L所套連的磁化電流為：,證：,L任取 且可無限縮小,故 I0 = 0 處 I = 0,無傳導(dǎo)電流處 也無磁化電流,證明在各向同性均勻磁介質(zhì)內(nèi),17,例2 一充滿均勻磁介質(zhì)的密繞

4、細螺繞環(huán)，,求：磁介質(zhì)內(nèi)的,解：,取回路如圖，設(shè)總匝數(shù)為N,18,代入數(shù)據(jù),19,討論：設(shè)想把這些磁化面電流也分成每米103匝，相當(dāng)于分到每匝有多少？,2(A),充滿鐵磁質(zhì)后,20,三、 磁場的界面關(guān)系 *靜磁屏蔽,由,設(shè)界面無傳導(dǎo)電流，,由,21,在1很大的介質(zhì)1中， 線幾乎平行界面，,這就是鐵磁質(zhì)中 線沿鐵芯延續(xù)的情形,22,*靜磁屏蔽,計算表明：,t = 1cm時，k = 0.5% 。,屏蔽系數(shù),若,精密探頭、顯象管都需要磁屏蔽,23,3 鐵磁質(zhì) 一、鐵磁質(zhì)的宏觀性質(zhì) 二、鐵磁性起因 三、磁致伸縮,24,一、 鐵磁質(zhì)的宏觀性質(zhì),1. r 1 可使原場大幅度增加,2. r與磁化歷史有關(guān) B

5、-H 非線性,裝置,25,3. 磁滯現(xiàn)象,- 剩磁,- 矯頑力,去磁？,視頻磁滯回線,26,4. 居里溫度,二、鐵磁性起因 量子理論 磁疇-電子的自旋磁矩可以不靠磁場而取得 一致的方向。各種材料磁疇的線度相差較大。 一個磁疇中約有1012 - 1015個原子。,居里點,順磁質(zhì),鐵 767 0C,鎳 357 0C,演示巴克豪森現(xiàn)象,演示居里溫度,27,三、磁致伸縮, 磁致伸縮,長度相對改變約10-5量級,溫下可達10 -1,某些材料在低,磁致伸縮有一定固有頻率,化頻率和固有頻率一致時 發(fā)生共振,當(dāng)外磁場變,可用于制作激振器、超聲波發(fā)生器等,根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的 電子之間存在很強的“交換

6、耦合作用” 使得在無外磁場作用時 電子自旋磁矩 能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列 形成自 發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域 這些 區(qū)域稱為“磁疇”,用磁疇理論可以解釋鐵磁質(zhì)的磁化 過程、磁滯現(xiàn)象、磁滯損耗以及居里點,1892年羅辛格首先提出 磁疇的形成 是由于磁偶極子間非磁性的相互作用,磁疇,1926年海森堡用量子力學(xué)中的交換力解 釋了磁偶極子間相互作用的起源,1935年 朗道和栗佛希茲從磁場能量的 觀點說明了磁疇的成因,磁疇,單晶磁疇結(jié)構(gòu) 示意圖,多晶磁疇結(jié)構(gòu) 示意圖,磁滯損耗,在交變電磁場中 鐵磁質(zhì)的反復(fù)磁化 將引起介質(zhì)的發(fā)熱 稱為磁滯損耗,實驗和理論都可以證明 磁滯損耗和磁 質(zhì)回線所包圍的面積成正比,磁性材料：,軟磁材料,應(yīng)用：硅鋼片 作變壓器、電機、電磁 鐵的鐵芯 鐵氧 體（非金屬）作 高頻線圈的磁芯 材料,特點：磁導(dǎo)率大 矯頑力小 容易磁化 也容易退磁 磁滯回線包圍面積小 磁滯損 耗小,特點：剩余磁感應(yīng)強度大 矯頑力大 不 容