7.8磁场中的磁介质（13）.ppt

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1、7.8.1 7.8.1 磁介质及磁化强度磁介质及磁化强度1.1.磁介质：能够影响磁场的物质为磁介质。由于磁性磁介质：能够影响磁场的物质为磁介质。由于磁性是物质最基本的属性之一，故各种物质都是磁介质，是物质最基本的属性之一，故各种物质都是磁介质，但具有不同程度的磁性。绝大多数物质的磁性较弱，但具有不同程度的磁性。绝大多数物质的磁性较弱，少数物质有显著的磁性。可用讨论电介质类似方法研少数物质有显著的磁性。可用讨论电介质类似方法研究磁介质对磁场的影响，以及场量之间的关系。究磁介质对磁场的影响，以及场量之间的关系。磁介质磁介质的磁化：的磁化：磁介质放入磁场中会产生附加磁场，磁介质放入磁场中会产生附加磁

2、场，使原磁场发生变化，该现象称为磁介质使原磁场发生变化，该现象称为磁介质的磁化；的磁化；7.8 7.8 磁场中的磁介质磁场中的磁介质a.顺磁质：在外场中呈现微弱磁性，附加磁场与顺磁质：在外场中呈现微弱磁性，附加磁场与外场同向，大多数物质属于此类，如铝、氧、外场同向，大多数物质属于此类，如铝、氧、锰等锰等弱磁质；弱磁质；注意：注意：附加磁场与磁介质的性质有关；附加磁场与磁介质的性质有关；磁介质的分类：磁介质的分类：0BBB介质磁化后附介质磁化后附加磁感加磁感应应强度强度真空中磁真空中磁感感应应强度强度 磁介质中总磁介质中总磁感应强度磁感应强度b.抗磁质：处在外场中呈现微弱磁性，附加磁场抗磁质：处

3、在外场中呈现微弱磁性，附加磁场与外场反向，如铜、铋、氢等与外场反向，如铜、铋、氢等弱磁质；弱磁质；c.铁磁质：处在外场中呈现很强的磁性，附加磁铁磁质：处在外场中呈现很强的磁性，附加磁场与外场同向，如铁、钴、镍等场与外场同向，如铁、钴、镍等强磁质；强磁质；磁介质的微观机理：磁介质的微观机理：a.顺磁质：其顺磁质：其分子电流对应磁矩，无外场时由于分子电流对应磁矩，无外场时由于热运动，分子电流取向不规则，对外不显磁性；热运动，分子电流取向不规则，对外不显磁性；分子电流受外场影响时，其磁矩转向外场方向，分子电流受外场影响时，其磁矩转向外场方向，产生沿外场方向的附加磁场；产生沿外场方向的附加磁场；分子电

4、流取向分子电流取向磁化，呈现顺磁性；磁化，呈现顺磁性；b.抗磁质：无外场时，其分子内部结构使得分子抗磁质：无外场时，其分子内部结构使得分子电流为零，对外不显磁性；有外场时，抗磁质分电流为零，对外不显磁性；有外场时，抗磁质分子产生感应电流，直到外场撤消引起反向感应电子产生感应电流，直到外场撤消引起反向感应电流与其抵消，感应电流产生的磁场总是与外场方流与其抵消，感应电流产生的磁场总是与外场方向相反，故抗磁质产生的附加磁场与外场方向相向相反，故抗磁质产生的附加磁场与外场方向相反反，分子产生感应电流，呈现抗磁性；分子产生感应电流，呈现抗磁性；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

5、和磁矩分子圆电流和磁矩:mI0B有外磁场有外磁场sI2.磁化强度磁化强度VmM分子磁矩分子磁矩的矢量和的矢量和体积元体积元1mA单位单位（安安/米米）0BBB抗磁质内磁场抗磁质内磁场:0BBB顺磁质内磁场顺磁质内磁场:意义：意义：磁介质中磁介质中单位体积内分子单位体积内分子的合磁矩的合磁矩.定义：磁介质的定义：磁介质的磁化强度等于单位体积内的分子磁化强度等于单位体积内的分子磁矩的矢量和，表示为：磁矩的矢量和，表示为：一般情况下，磁介质中任一点的磁场为两部分：一般情况下，磁介质中任一点的磁场为两部分：传导电流产生的磁场与分子电流产生的磁场，传导电流产生的磁场与分子电流产生的磁场，可表示为：可表示

6、为：0BBB故将安培环路定理应用于磁介质中的磁场可得：故将安培环路定理应用于磁介质中的磁场可得：)(d0silIIlB(1)(2)其中：闭合回路包围的传导电流代数和；其中：闭合回路包围的传导电流代数和；iIsI 闭合回路包围的分子电流代数和；闭合回路包围的分子电流代数和；7.8.2 磁介质中的安培环路定理磁场强度磁介质中的安培环路定理磁场强度辅助矢量：通常分子电流分布复杂，不易事先给辅助矢量：通常分子电流分布复杂，不易事先给定，故为简化计算，希望上式不出现分子电流项。定，故为简化计算，希望上式不出现分子电流项。引入一个辅助矢量可解决该问题：引入一个辅助矢量可解决该问题：磁场强度：磁场强度： M

7、BH0(3)注意：注意：1.磁场强度是描述、计算磁场的辅助物理量；磁场强度是描述、计算磁场的辅助物理量；2.上式揭示了磁场强度、磁感应强度上式揭示了磁场强度、磁感应强度和磁化强度和磁化强度三者的普遍关系，三者的普遍关系，定理：定理：磁场强度沿任何闭合回路的线积分，等磁场强度沿任何闭合回路的线积分，等于该回路所包围的传导电流的代数和，此即于该回路所包围的传导电流的代数和，此即磁磁介质中的安培环路定理。介质中的安培环路定理。于是可得：于是可得： (4)ilIlHd相对磁导率：相对磁导率：r0磁导率：磁导率：(5)(6)各向同性磁介质：各向同性磁介质：（磁化率）（磁化率）m三者的普遍关系：三者的普遍

8、关系：mMH01rm 00(1)mrBHHH 总之：引入总之：引入 可使磁介质中求解磁场的问题简可使磁介质中求解磁场的问题简化，特别是具有一定对称性的问题。此时可以化，特别是具有一定对称性的问题。此时可以不涉及分子电流而仅与传导电流有关。由定理不涉及分子电流而仅与传导电流有关。由定理求出求出 后再求后再求 。HHHBr111顺磁质顺磁质（非常数）（非常数）抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质对于相对磁导率：对于相对磁导率：(7)铁磁质应用广泛，但其磁性较复杂，其特点如下：铁磁质应用广泛，但其磁性较复杂，其特点如下：1.磁畴取向磁化产生较大的附加磁场；磁畴取向磁化产生较大的附加磁场；2.相对磁导率可以较大，且是磁场强度的函数；相对磁导率可以较大，且是磁场强度的函数；3.磁感强度与磁场强度是非线性关系，有磁滞现象；磁感强度与磁场强度是非线性关系，有磁滞现象；4.铁磁质存在居里温度；铁磁质存在居里温度；7.8.3 7.8.3 铁磁质铁磁质HmaxO2.磁磁 畴畴无外磁场无外磁场B有有外外磁磁场场1.磁化曲线磁化曲线BmaxB曲线HB MNPHO曲线H