物质中的稳恒磁场

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 物质中的稳恒磁场,9.1,磁介质对磁场的影响,9.2,磁介质的磁化,9.3,介质中的安培环路定理,9.4,铁磁质,1,介质的相对磁导率,顺磁质,抗磁质,铁磁质,一、磁介质的分类,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,9.1,磁介质及其分类,介质对场有影响 总场是,磁介质：能够影响磁场的物质。,2,9.2,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,圆电流的磁矩,电子轨道运动的磁矩,电子的自旋磁矩：,3,顺磁质,抗磁质,磁畴,铁磁质,线度为,10,4,m,分子磁矩是分子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩与所有核磁矩的矢量和,。,4,1),顺磁性,(,只有顺磁质、铁磁质才具有顺磁性,),2.,磁化的微观解释,V,V,无外磁场,有外磁场,B,0,5,无外磁场,顺 磁 质 的 磁 化,分子圆电流和磁矩,有外磁场,6,顺磁质,:,由于分子磁矩的取向一致，考虑到它们相对应的分子电流 ，,如图，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,磁化电流,束缚电流（磁化电流）,传导电流 自由电流,顺磁质中的磁化电流产生的附加磁场的方向与外磁场方向相同起到,增强,磁场的作用,7,电子附加一个与磁感强度相反的磁矩,2),抗磁性,(,所有介质均具有抗磁性,),可证明，在外磁场的作用下，分子会产生一个和外磁场相反的感生磁矩。,感生磁矩比固有磁矩小得多,8,抗磁质放到外磁场中，其分子产生感生磁矩，束缚电流产生的磁场和外磁场相反,三,.,磁化强度,V,(,宏观小微观大,),内,1.,磁化强度,单位：,A/m,一般实验条件下,各向同性的磁介质的磁化强度与外磁场成正比,9,推导：,L,i,分,磁介质,S,分,放大,L,所包住的磁化电流,则套住,d,l,的分子电流：,设分子浓度为,n,，,10,介质表面磁化电流密度：,选,磁化面电流密度,11,三、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,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,9.3,有介质时的安培环路定理,13,设：,I,0,传导电流,I,磁化电流,磁介质,I,定义,I,0,L,14,得：,H,的单位：,A/m,（,SI,）；,磁场强度,的环路定理,15,考虑到磁化电流上式修正为,沿任一闭合路径,磁场强度,的环流等于该闭合路径所包围的自由电流的代数和。,有介质时的环路定理,16,二,.,三者的关系,普遍,各向同性磁介质,代入,真空：,17,例,1,一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,18,例,2,：长直螺旋管内充满均匀,磁介质,( ),，设励磁电流 ，单,位长度上的匝数为 。求管内的,磁感应强度。,解,：,因管外磁场为零，取如图,所示安培回路,19,例,3,：长直单芯电缆的芯是一根半径为,R,的金属导体，它与外壁之间充满均匀磁介质，电流从芯流过再沿外壁流回。求介质中磁场分布。,方向沿圆的切线方向,20,一、 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,9.4,铁磁质,磁饱和状态,21,3.,磁滞现象,-,剩磁,-,矫顽力,a,b,c,d,e,f,磁滞回线,铁磁质的磁化状态并不能由励磁电流或,H,单值的确定，它还取决于该铁磁质此前的磁化历史,4.,居里温度,顺磁质,居里点,铁,767,0,C,镍,357,0,C,22,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,B,H,23,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,磁性材料：,软磁材料,B,H,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,24,特点：剩余磁感应强度大 矫顽力大 不,容易磁化 也不容易退磁 磁滞回线宽 磁,滞损耗大,硬磁材料,应用：作永久磁铁 永磁喇叭,B,H,25,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,26,