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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,*,*,08 磁介质,21、静念园林好，人间良可辞。,22、步步寻往迹，有处特依依。,23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。,24、结庐在人境，而无车马喧；问君何能尔？心远地自偏。,25、人生归有道，衣食固其端。,08 磁介质08 磁介质21、静念园林好，人间良可辞。,22、步步寻往迹，有处特依依。,23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。,24、结庐在人境，而无车马喧；问君何能尔？心远地自偏。,25、人生归有道，衣食固其端。第 9 章,磁场中的磁介质9.1 磁介质对磁场的影响9.1 磁介质对磁场的影响,9.2,原子的磁矩,9.2,原子的磁矩,由于电子带电，电子绕原子核作轨道运动，,就相当于一个闭合载流线圈一样。,一.电子的磁矩,所以有,I,S,m,r,电子轨道运动的角动量,二.原子核的磁矩,同理，质子也有轨道磁矩。,中子不带电，无轨道磁矩。,但是质子和中子都有自旋磁矩（略）。,总之，原子核有个总磁矩。,电子轨道磁矩,电子还有自旋运动，自旋磁矩和自旋角动量,S,的关系：,它比电子轨道磁矩约小一千多倍。,三.分子磁矩和分子电流,一个分子的磁矩是其中所有电子的轨道磁矩,和自旋磁矩以及原子核的磁矩的矢量和。,i,分,1.,顺磁质,顺磁质的,0，称为,分子固有磁矩。,一般由于分子的热运动,完全是混乱的,不显磁性。,这就是顺磁质被“,磁化,”。,外磁场越强，转向排列越整齐。,会发生转向而排列，,但是在外磁场中，,S,N,i,S,N,顺磁质内部的各,分子等效磁矩,有一定程度的排列，,分子等效电流,i,使,顺磁质内部的磁场加强；,而且顺磁质会被磁铁吸引。,2.,抗磁质,抗磁质的分子固有磁矩 =0。,但是在外磁,场中会产生,感应磁矩,。,以分子中某个电子的轨道运动为例,（注意：分子固有磁矩为零,分子中某个,电子的轨道磁矩不见得为零）,该磁矩在外磁场中要受力矩 ，,设该电子的轨道运动角动量为 ，,轨道磁矩为 ，,有,的方向即,的方向（向里）。,所以 要进动。,（俯视为逆时针方向）,轨道进动附加的角动量 是与 的方向一致的,所以这一进动相应的轨道磁矩（感应磁矩）,是与 反向的。,对电子的自旋运动和核的自旋运动，有类似的现象。,总之，一个抗磁质分子，在磁场中会产生一个与,外磁场反方向的感应磁矩，这个感应磁矩相应的,分子感应电流的方向如图所示，,这就是它的磁化。因此，在抗磁质内部的磁场,是被削弱的，而且抗磁质会被磁铁排斥。,S,N,i,S,N,虽然顺磁质也会产生感应磁矩,但由于它远小于固有磁矩,所以，顺磁质主要是固有磁矩起作用。,说明：,9.3,磁介质的磁化,9.3,磁介质的磁化,一.磁化电流,顺磁质在磁场中，,它的分子固有磁矩,沿外磁场排列起来。,在外磁场作用下磁介质出现磁性或磁性,发生变化的现象称为磁化。,以,顺磁质,为例：,顺磁质,对均匀的磁介质：,内部各点处的小分子电流相互抵消，表面上的小分子,电流方向相同没有抵消，相当在表面上有一层表面电,流流过。,（磁化电流）（或束缚电流）,记作,I。,对顺磁质和铁磁质,磁化电流产生的磁场,是加强磁介质内部原磁场的;,磁化电流,I,的大小反映了磁化的强弱。,对抗磁质,磁化电流产生的磁场,是削弱磁介质内部原磁场的。,二.磁化强度,磁化的强弱还可以用磁化强度来描述。,定义:磁化强度,（,V,宏观小、微观大。）,单位体积内,分子磁矩的矢量和。,对顺磁质:,平行于,对抗磁质:,反平行于,实验表明:,在各向同性的顺磁质、,抗磁质内,有线性关系,和,呈非线性关系）,（对铁磁质：,（记）,三.磁化电流与磁化强度的关系,设其内部某点处,的,如图。,、,以顺磁质为例.,在该点处，任取一微小矢量元 ，,设它与,的夹角为,.,等效分子圆电流,为,i,、,半径为,r,、,分子磁矩为 。,顺磁质,设单位体积内的分子数为,n,，,所以,与,dl,套住的总分子电流为,则与,套住,的分子,电流的中心，都是,位于以,为轴、,以,r,2,为底面积,的小柱体内。,顺磁质,这就是磁介质上任一点处,(磁化电流,与磁化强度)之间的基本关系。,在,磁介质表面,和,磁介质内部,磁化电流情况如何？,1.,磁介质表面,若 在磁介质的表面上，,可以看出某些表面会有,磁化面电流,。,定义：,在垂直磁化面电流方向,的单位长度上的磁化面电流,称为,磁化面电流密度,它与磁化强度的关系为,通常用,表示二者的矢量关系。,当,=90,0,时，,如图所示在磁介质,的端面上,无磁化面电流。,当,=0时，,如图所示在磁介质,的侧表面上，,有磁化面电流。,顺磁质,若磁介质均匀磁化，,通过体内任意面积的,磁化电流为零,，因为,2.,磁介质内部,任取一面积,S,，,其周界为,L,，,则通过,S,面的,磁化电流是与周界套连的分子电流的总和。,9.4,的环路定理,9.4,H,的环路定理,当有磁介质存在的时候,基本规律:,高斯定律,安培环路定理,一.的环路定理,定义:磁场强度,求,有,沿任一闭合路径的磁场强度的环流，等于该,闭合路径所套连的传导电流的代数和。,当无磁介质时，上式就过渡到真空时的,环路定理。,对各向同性的磁介质,的环路定理,磁介质的,性能方程,（点点对应）,称为磁化率,若磁场的分布有对称性，就可以由 的环路,定理、传导电流求出 ，然后再得到磁感应,强度 。,由 也能得到磁化强度 ：,9.5,铁磁质,9.5,铁磁质,一.研究磁化规律的实验装置,目的：,得出,BH,的关系。,由环路定理,得,一方面，,A,R,I,冲击电流计,铁磁质,H,与,I,成正比，有一个,I,就有一个,H,。,另一方面，,再者，有一个,H、B，,就有一个,r,。,实验数据表格：,将开关倒向，,B,-,B,，,即磁通量,-,，,次级回路中会产生一定的感应电动势（见下一章），,冲击电流计能测出,，,从而可得出相应的,B:B=,/,s,.,二.起始磁化曲线,对未被磁化的材料,电流从零开始:,I,H,B,得到,起始磁化曲线。,B,H,是非线性关系。,B,有饱和现象,但仍有,一定的斜率。原因:,起始磁化曲线,由,可以得出,H,曲线。,可以看出 不是常数。,但是在给定了 值的,情况下，有 ，,通常形式上仍说成,B,与,H,成正比。,三.磁滞回线,B,r,剩磁,H,c,矫顽力,B,H,既不是线性,关系，也不是单值,关系，与它们的,历史有关。,“去磁”,方法：,BH,的变化情况,如右图示。,H,四.铁磁质的分类和应用,B,H,1.,硬磁材料,“胖”：,剩磁大,矫顽力也大,例如：铁、钴、镍,的合金等。,用途：可作永久磁铁,（电表、喇叭、录音机磁头、,磁芯、记忆元件等）,2.,软磁材料,例如：纯铁、硅钢、,坡莫合金,（铁 78%，,Ni 22%）,等。,软磁材料,“瘦”:,剩磁小，矫顽力也小,这些铁芯在交变磁场中反复磁化要消耗能量，,并以热的形式放出，称为“磁损”（或“铁损”）。,可以证明：,磁损与磁滞回线的面积成正比。,B,H,用途：可作变压器、镇流器、电磁铁等的铁芯。,可以证明：,铁磁质中起主要作用的是电子的自旋,磁矩。电子的自旋磁矩可以不靠外磁场、,在小范围内取得一致方向而形成磁畴。,为什么铁磁质有这么,大的磁性？因为它存,在,“磁畴”。,“磁畴”,是铁磁质中已经存在的,许多自发的均匀磁化小区域。,五.磁畴,“居里点”：,失去铁磁性（变为顺磁质）的,临界 温度。,例如:铁767,o,C;,镍357,o,C。,各种材料,“磁畴”,的线度相差较大：,10,-,4,mm,至 10,-2,mm,一个磁畴中约有10,12,10,15,个原子。,温度,T,“,磁畴”的,磁化强度,M,.,以磁畴为单位的磁化，,就有非常强的磁化作用。,铁磁体的磁致伸缩：,铁磁体长度和体积改变,晶格间距改变,（长度相对改变约10,-5,量级）,原因：磁畴的 方向改变,用途：可用于制作超声发生器等。,9.6,简单磁路,9.6,简单磁路,设铁环长,l,，,气隙长度 ，,有,l,磁路也有类似于电路的规律。,设,铁环中和气隙中的磁场,强度和磁感应强度分别为,有：,根据 的环路定理,设铁环截面积,S,气隙处磁场截面积,S,因为磁通是连续的，都是 ，所以,其中,磁动势,磁阻,令,此式与电路 的欧姆定律 相比：,可以证明，,它们也形式上服从相应的串并联规律。,磁通、磁阻、磁动势形式上服从欧姆定律。,磁力线沿铁走，也可以从磁路角度解释：,铁的磁阻比空气的磁阻小得多。,若 ，则 的气隙的 磁阻，,与 长的铁环的磁阻相等。,磁阻,讨论：,一个铁环开一个很小的气隙，磁阻将增大很多。,例.如图所示的一个铁环，设环的长度,l,=0.5m,截面积,S,=4,10,-4,m,2,环上气隙的宽度为,=1.0 10,-3,m.,环的一部分上绕有线圈,N=200,匝，,设通过线圈的电流,I,=0.5A,而铁心相应的,r,=,5000,求铁环气隙中的磁感应强度的数值和磁通量。,【解】,有,根据 的环路定理,由于 ，在气隙内,磁场散开不大，可认为,铁环和气隙内的,B,一样大。,l,L,（铁心）,（气隙）,可见，气隙虽小，但是大大影响铁心内的磁场。,磁通量,Wb,谢谢！,21,、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。,培根,22,、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。,韩愈,23,、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。,马克思,24,、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。,莎士比亚,25,、学习是劳动，是充满思想的劳动。,乌申斯基,供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎,(,讲课,2019),脊髓灰质炎,(,讲课,2019),
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