磁场中的磁介质ppt课件

7.9 磁场中的磁介质,1、 磁介质 磁化强度,一、物质的分子磁矩,1. 电子的轨道磁矩：,等效成圆电流：,2. 电子自旋磁矩：,3. 核自旋磁矩：,分子磁矩 电子轨道磁矩+电子自旋磁矩+核自旋磁矩,二、顺磁质与抗磁质,1. 顺磁质：,分子磁矩0 (亦称分子的固有磁矩),外场,顺磁质因磁化而产生的附加磁感应强度 。,二、顺磁质与抗磁质,1. 顺磁质：,分子磁矩0 (亦称分子的固有磁矩),外场,外场,介质内： ， 与 同向， 。,2. 抗磁质：,分子磁矩0 (即分子的固有磁矩为零), 无外磁场时：对外不显磁性！,抗磁质因磁化而产生的附加磁感应强度 。,外场,介质内： ， 与 反向， 。,磁化电流分布在磁介质的表面。,注：导体中由自由电子的定向移动所产生的电流称 作自由电流或传导电流。,三、磁化强度,磁化强度：,如何衡量磁介质被磁化的程度,(Am-1),实验发现：,: 相对磁导率。,: 磁化率 (无单位)。,在真空中：M0， r = 1， 。,顺磁质： r 1， ；,抗磁质： r 1， ；,M与B同向。,M与B反向。,在真空中：M0， r = 1， 。,顺磁质： r 1， ；,抗磁质： r 1， ；,M与B同向。,M与B反向。,四、磁化强度与磁化电流间的关系,若均匀磁化，总磁化电流：,n : 单位体积内分子电流数目。,js : 面磁化电流的线密度。,一般地有如下关系：,js : 面磁化电流的线密度。,一般地有如下关系：,: 磁介质表面外法线单位 矢量。,( The end ),1. 磁介质：,顺磁质：介质内B B0 ；,抗磁质：介质内B B0 ；,2. 磁化强度：,3. M与磁化电流的关系：,2、磁介质中的安培环路定理 磁场强度,一、磁场强度H的安培环路定理,Is：被L包围的总磁化电流；,I0i：被L包围的自由电流；,令：,称作磁场强度 ( Am-1 ),令：,称作磁场强度 ( Am-1 ),即 的安培环路定理。,即沿任一闭合路径磁场强度的环路积分等于该闭合路径所包围的自由电流代数和。,二、M、H、B 间的关系,二、M、H、B 间的关系, r 0 0 ，称为磁介质的磁导率。, 磁介质中 B 与 H 同方向(各向同性均匀弱磁质)。, 磁介质中毕萨定律：,例 如图，同轴电缆：R1、R2 、R3；磁介质：各向同性、 ；电流I沿圆柱导线向上均匀流去再由圆筒均匀流回。 求H、B分布及介质内的M 。,解,磁场分布为柱对称。,例 如图，同轴电缆：R1、R2 、R3；磁介质：各向同性、 ；电流I沿圆柱导线向上均匀流去再由圆筒均匀流回。 求H、B分布及介质内的M 。,解,磁场分布为柱对称。,磁介质内：,(解毕),自由电流(传导电流)I0i 分布,1. H 的安培环路定理：,( The end ),1. H 的安培环路定理：,2. H、B、M 间的关系：,3 铁磁质及其磁化特性,一、铁磁质的磁化特性,铁磁质：r 1,铁磁质的r不再为一常数。,铁磁质的磁滞现象：,Bs：饱和磁感应强度,Hs：饱和磁场强度,Hc：矫顽力,Br：剩余磁感应强度,例 试判断下列起始磁化曲线所对应的磁介质类型。,a ：铁磁质；,b ：顺磁质 ( 0 )；,c ：抗磁质 ( 0 )；,二、磁畴,铁磁质内电子间因自旋引起的 相互作用非常强烈，其内形成很 多小区域即磁畴。磁畴中电子的 自旋磁矩排列整齐，具有较强的 磁性。称作自发磁化。,当温度升高到Tc时，铁磁性消 失，退化为顺磁质， Tc为居里温 度或居里点。铁：Tc1043K。,三、铁磁性材料,1. 软磁材料,特点：r 、Bs 较大，矫顽力Hc 和剩磁 Br 较小，磁滞特 性不明显。,如：纯铁、坡莫合金、硅钢等。,用途：电磁铁、变压器、交流 电动机、交流发电机等 电器中的铁芯。,2. 硬磁材料,特点：剩磁 Br 和矫顽力Hc 较 大，磁滞特性显著。,如：碳钢、铝镍钴合金、铝钢 等。,用途：磁电式仪表中的永久性 磁铁。,3. 矩磁材料铁氧体,特点：r 较大，磁滞回线近似 为一矩形。,又称凎金，由Fe2O3、NiO 、 ZnO 、MnO等粉末混合烧结 而成。,用途：记忆元件，也可作为天 线和电感中的铁芯。,