介质的磁化、磁场强度和铁磁质

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,介,质,的,磁,化,1,6-7,磁介质 顺磁质和抗磁质的磁化,B,0,传导电流在真空中的磁场,B,介质中的合磁场,B,介质磁化所产生的附加磁场,=,B,0,B,B,+,传导电流产生,与介质有关的电流产生,2,顺磁质,:,抗磁质,:,铁磁质,:,锰、铬、铂、氮,水银、铜、硫、氢、金,铁、镍、钴、铁氧体,一、磁介质的分类,一、磁介质的分类,相对磁导率：,=,B,0,B,B,+,B B,o ,r, 1,B B,o ,r, B,o ,r, 1,3,N,S,B,N,S,顺磁质磁化后,试件的极性,介质磁性的实验测定,介质磁性的实验测定,B,非均匀磁场,非均匀磁场,非均匀磁场,非均匀磁场,顺磁质试件,向右摆动,圆柱形试件,圆柱形试件,圆柱形试件,圆柱形试件,圆柱形试件,悬丝,悬丝,悬丝,悬丝,悬丝,4,N,S,B,N,S,顺磁质磁化后,试件的极性,介质磁性的实验测定,介质磁性的实验测定,B,顺磁质试件向,右摆动,5,抗磁质磁化后,试件的极性,介质磁性的实验测定,介质磁性的实验测定,N,S,B,B,N,S,6,B,介质磁性的实验测定,介质磁性的实验测定,N,S,抗磁质试件,向左摆动,抗磁质磁化后,试件的极性,B,N,S,7,近代科学实践证明，组成分子或原子中的电子，不仅存在绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体，,分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为“分子电流”,。分子电流的磁矩称为“分子磁矩”表示为,p,m,。,+,-,P,m,分子磁矩,二、顺磁质及其磁化,8,顺磁质分子的,固有磁矩,(,分子电流）,无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。,e,P,m,二、顺磁质及其磁化,分,子,磁,矩,即：,=,P,m,0,不为零，,9,M,p,m,B,=,+,B,0,P,m,M,有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩,的作用。,M,B,0,这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向,B B,o,10,三、抗磁质的磁化,抗磁质分子的固有磁矩为零。,P,m,=0,在外磁场,B,0,中电子轨道运动的平面在磁场中会发生进动，从而产生一个附加磁场,P,m,，,P,m,的方向与,B,0,的方向相反，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场。,B,0,外磁场,e,p,m,L,M,p,m,附加磁,矩方向,进动,方向,B B,o,即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为,0,11,四、磁化强度和磁化电流：,=,p,m,M,V,p,m,+,对于顺磁质,p,m,p,m,0,抗磁质,m,0,B,o,M,=,H,+,o,H,m,o,=,H,+,o,H,m,=,+,o,1,(,),r,+,1,m,=,令：,B,o,=,H,r,=,H,r,相对磁导率,磁导率,17,=,N I,N,匝数,:,(,),例题,1,一环形螺线管，管内充满磁导率为,，,相对磁导率为,r,的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。求：环内的磁场强度和磁感应强度,得：,H,=,r,2,N I,H,l,d,l,.,=,r,2,H,=,n,I,B,=,m,H,m,r,m,0,nI,=,r,解,:,18,.,H,l,d,l,=,r,2,H,=,2,r,I,R,2,例题,2,一无限长载流圆柱体，通有电流,I,，设电流,I,均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为,，柱外真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。,B,=,R,2,I,r,2,H,=,R,2,I,r,2,得：,=,I,I,I,H,0,R,r,R,r,2.,B,=,r,2,I,0,20,铁磁质,21,6-8,铁磁质,铁磁质,B,0,B,铁、镍、钴、铁氧体,B,=,H,对于顺磁质与抗磁质，,B,与,H,有线性关系，,对于铁磁质，,B,与,H,之间的关系比较复杂，,为一常量。即：,磁导率,不是一个常量。,磁导率,由实验所测定的,B,与,H,之间的关系曲线,称为,磁化特性曲线,。,一、铁磁质及其磁化,22,O,B,H,A,C,D,B,.,.,.,E,F,.,H,C,B,s,.,B,r,H,s,.,初始磁,化曲线,B,r,剩 磁,.,H,s,B,s,.,饱和磁感应强度,矫顽力,H,C,磁滞回线,23,二、磁 畴,根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“,交换耦合作用,”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。这些区域称为“,磁畴,”,.,用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞损耗。,单晶磁畴结构示意图,多晶磁畴结构示意图,24,铁磁质单晶体磁化过程,H,25,铁磁质单晶体磁化过程,H,26,铁磁质单晶体磁化过程,H,27,铁磁质单晶体磁化过程,H,28,铁磁质单晶体磁化过程,H,29,铁磁质单晶体磁化过程,H,30,铁磁质单晶体磁化过程,H,31,铁磁质单晶体磁化过程,H,32,铁磁质单晶体磁化过程,H,33,铁磁质单晶体磁化过程,H,34,铁磁质单晶体磁化过程,H,35,铁磁质单晶体磁化过程,H,36,铁磁质单晶体磁化过程,H,37,铁磁质单晶体磁化过程,H,38,铁磁质单晶体磁化过程,H,39,铁磁质单晶体磁化过程,H,40,铁磁质单晶体磁化过程,H,41,铁磁质单晶体磁化过程,H,42,铁磁质单晶体磁化过程,H,43,铁磁质单晶体磁化过程,H,44,铁磁质单晶体磁化过程,H,45,铁磁质单晶体磁化过程,H,46,铁磁质单晶体磁化过程,H,47,铁磁质单晶体磁化过程,H,48,铁磁质单晶体磁化过程,H,49,铁磁质单晶体磁化过程,H,50,铁磁质单晶体磁化过程,H,51,铁磁质单晶体磁化过程,H,52,铁磁质单晶体磁化过程,H,53,铁磁质单晶体磁化过程,H,54,铁磁质单晶体磁化过程,H,55,铁磁质单晶体磁化过程,H,56,铁磁质单晶体磁化过程,H,57,铁磁质单晶体磁化过程,H,58,铁磁质单晶体磁化过程,H,59,铁磁质单晶体磁化过程,H,60,铁磁质单晶体磁化过程,H,61,铁磁质单晶体磁化过程,H,62,铁磁质单晶体磁化过程,H,63,铁磁质单晶体磁化过程,H,64,铁磁质单晶体磁化过程,H,65,铁磁质单晶体磁化过程,H,66,铁磁质单晶体磁化过程,H,67,3.,有剩磁、磁饱和及磁滞现象。,铁磁质的特性：,1.,磁导率,不是一个常量,B,和,H,不是线性关系。,2.,有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增 强,10,2,10,4,倍。,4.,温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质,.,68,*,三、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,69,*,四、磁性材料：,软磁材料,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。,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。,70,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,71,铁磁质的应用,磁记录（磁带、磁卡等）,磁 带,磁化层（硬磁材料粉末）,录音放音,声音信号（,I,）,磁 头（软磁材料）,线 圈,72,