物质中的稳恒磁场精选PPT.ppt

关于物质中的稳恒磁场第1页，讲稿共27张，创作于星期二介质的相对磁导率介质的相对磁导率顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质一、磁介质的分类一、磁介质的分类传导电流产生传导电流产生与介质有关的电流产生与介质有关的电流产生在介质均匀充满磁在介质均匀充满磁场的情况下场的情况下9.1 磁介质及其分类磁介质及其分类介质对场有影响介质对场有影响 总场是总场是磁介质：能够影响磁场的物质。磁介质：能够影响磁场的物质。第2页，讲稿共27张，创作于星期二9.2磁介质的磁化磁介质的磁化 磁化电流磁化电流1.分子电流分子电流 分子磁矩分子磁矩 磁偶极子磁偶极子每个分子等效一个圆电流每个分子等效一个圆电流圆电流的磁矩圆电流的磁矩电子轨道运动的磁矩电子轨道运动的磁矩电子的自旋磁矩：电子的自旋磁矩：第3页，讲稿共27张，创作于星期二顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质磁畴磁畴铁磁质铁磁质线度为线度为10104 4m m分子磁矩是分子中所有电子的轨道磁矩和自旋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磁矩与所有核磁矩的矢量和。第4页，讲稿共27张，创作于星期二1)顺磁性顺磁性(只有顺磁质、铁磁质才具有顺磁性只有顺磁质、铁磁质才具有顺磁性)2.磁化的微观解释磁化的微观解释 V V无外磁场无外磁场有外磁场有外磁场B0第5页，讲稿共27张，创作于星期二无外磁场无外磁场顺顺 磁磁 质质 的的 磁磁 化化分子圆电流和磁矩分子圆电流和磁矩有外磁场有外磁场第6页，讲稿共27张，创作于星期二顺磁质顺磁质:由于分子磁矩的取向一致，考虑到它们由于分子磁矩的取向一致，考虑到它们相对应的分子电流相对应的分子电流，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。质，将被均匀磁化。均匀磁场均匀磁场螺线管截面螺线管截面磁化电流磁化电流束缚电流（磁化电流）束缚电流（磁化电流）传导电流传导电流 自由电流自由电流顺磁质中的磁化电流产生的附加磁场的方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向与外磁场方向相同起到增强增强磁场的作用磁场的作用第7页，讲稿共27张，创作于星期二电子附加一个与磁感强电子附加一个与磁感强度相反的磁矩度相反的磁矩2)抗磁性抗磁性(所有介质均具有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。反的感生磁矩。感生磁矩比固有磁矩小得多感生磁矩比固有磁矩小得多第8页，讲稿共27张，创作于星期二抗磁质放到外磁场中，其分子产生感生磁矩，束缚电流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产生的磁场和外磁场相反三三.磁化强度磁化强度 V(宏观小微观大宏观小微观大)内内1.磁化强度磁化强度单位：单位：A/m一般实验条件下一般实验条件下,各向同性的磁介质的磁化强度与外各向同性的磁介质的磁化强度与外磁场成正比磁场成正比第9页，讲稿共27张，创作于星期二 推导：推导：L i分分磁介质磁介质S分分放大放大L所包住的磁化电流所包住的磁化电流则套住则套住 dl 的分子电流：的分子电流：设分子浓度为设分子浓度为 n，第10页，讲稿共27张，创作于星期二介质表面磁化电流密度：介质表面磁化电流密度：选选磁化面电流密度磁化面电流密度第11页，讲稿共27张，创作于星期二三、磁化强度三、磁化强度 1.磁化强度磁化强度2.磁化强度与磁化电流的关系磁化强度与磁化电流的关系极化强度极化强度对比电介质对比电介质第12页，讲稿共27张，创作于星期二一、有介质时的环路定理一、有介质时的环路定理考虑到磁化电流（考虑到磁化电流（1）式则需加以修正）式则需加以修正9.39.3有介质时的安培环路定理有介质时的安培环路定理第13页，讲稿共27张，创作于星期二设：设：I0 传导电流传导电流I 磁化电流磁化电流磁磁介介质质I 定义定义I0L第14页，讲稿共27张，创作于星期二得：得：H 的单位：的单位：A/m（SI）；）；磁场强度磁场强度的环路定理的环路定理第15页，讲稿共27张，创作于星期二考虑到磁化电流上式修正为考虑到磁化电流上式修正为沿任一闭合路径沿任一闭合路径磁场强度磁场强度的环流等于该闭合路径的环流等于该闭合路径所包围的自由电流的代数和。所包围的自由电流的代数和。有介质时的环路定理有介质时的环路定理第16页，讲稿共27张，创作于星期二二二.三者的关系三者的关系普遍普遍各向同性各向同性磁介质磁介质代入代入真空：真空：第17页，讲稿共27张，创作于星期二例例1 一充满均匀磁介质的密绕细螺绕环，一充满均匀磁介质的密绕细螺绕环，求：磁介质内的求：磁介质内的解：解：取回路如图，设总匝数为取回路如图，设总匝数为N细螺绕环细螺绕环第18页，讲稿共27张，创作于星期二例例2：长直螺旋管内充满均匀：长直螺旋管内充满均匀磁介质磁介质()，设励磁电流，设励磁电流 ，单，单位长度上的匝数为位长度上的匝数为 。求管内的。求管内的磁感应强度。磁感应强度。解解：因管外磁场为零，取如图因管外磁场为零，取如图所示安培回路所示安培回路第19页，讲稿共27张，创作于星期二例例3：长直单芯电缆的芯是一根半径为：长直单芯电缆的芯是一根半径为R 的金的金属导体，它与外壁之间充满均匀磁介质，电流属导体，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。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方向沿圆的切线方向第20页，讲稿共27张，创作于星期二一、一、铁磁质的宏观性质铁磁质的宏观性质1.r 1 可使原场大幅度增加可使原场大幅度增加2.r与磁化历史有关与磁化历史有关 B-H 非线性非线性装置装置起始磁化曲线起始磁化曲线9.4 9.4 铁磁质铁磁质磁饱和状态磁饱和状态第21页，讲稿共27张，创作于星期二3.磁滞现象磁滞现象-剩磁剩磁-矫顽力矫顽力abcdef磁滞回线磁滞回线铁铁磁磁质质的的磁磁化化状状态态并并不不能能由由励励磁磁电电流流或或H单单值值的的确确定定，它它还还取取决决于于该该铁铁磁磁质质此此前的磁化历史前的磁化历史4.居里温度居里温度顺磁质顺磁质 居里点居里点铁铁 767 0C镍镍 357 0C第22页，讲稿共27张，创作于星期二磁滞损耗磁滞损耗 在交变电磁场中在交变电磁场中 铁磁质的反复磁化铁磁质的反复磁化将引起介质的发热将引起介质的发热 称为磁滞损耗称为磁滞损耗 实验和理论都可以证明实验和理论都可以证明 磁滞损耗和磁磁滞损耗和磁质回线所包围的面积成正比质回线所包围的面积成正比 BH第23页，讲稿共27张，创作于星期二 应用：硅钢片应用：硅钢片 作变压器、电机、电磁作变压器、电机、电磁铁的铁芯铁的铁芯 铁氧铁氧体（非金属）作体（非金属）作高频线圈的磁芯高频线圈的磁芯材料材料磁性材料：磁性材料：软磁材料软磁材料BH 特点：磁导率大特点：磁导率大 矫顽力小矫顽力小 容易磁化容易磁化也容易退磁也容易退磁 磁滞回线包围面积小磁滞回线包围面积小 磁滞损磁滞损耗小耗小第24页，讲稿共27张，创作于星期二 特点：剩余磁感应强度大特点：剩余磁感应强度大 矫顽力大矫顽力大 不不容易磁化容易磁化 也不容易退磁也不容易退磁 磁滞回线宽磁滞回线宽 磁磁滞损耗大滞损耗大硬磁材料硬磁材料应用：作永久磁铁应用：作永久磁铁 永磁喇叭永磁喇叭BH第25页，讲稿共27张，创作于星期二磁致伸缩磁致伸缩 磁致伸缩磁致伸缩长度相对改变约长度相对改变约10-5量级量级温下可达温下可达10-1某些材料在低某些材料在低磁致伸缩有一定固有频率磁致伸缩有一定固有频率化频率和固有频率一致时化频率和固有频率一致时 发生共振发生共振当外磁场变当外磁场变可用于制作激振器、超声波发生器等可用于制作激振器、超声波发生器等第26页，讲稿共27张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第27页，讲稿共27张，创作于星期二