磁介质中的磁场 .ppt

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1、磁介质中的磁场 现在学习的是第1页，共90页现在学习的是第2页，共90页 12-1 磁介质 介质的磁化B0传导电流在真空中的磁场B介质中的合磁场顺磁质B0B 抗磁质B0B=B0BB+B介质磁化所产生的附加磁场锰、铬、铂、氮水银、铜、硫、氢、金、银铁、镍、钴、铁氧体一、磁介质的分类一、磁介质的分类现在学习的是第3页，共90页NSBNS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 悬丝 悬丝 悬丝 悬丝 悬丝圆柱形试件现在学习的是第4页，共90页NSBNS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现在学习的是第5页，共90页抗磁质磁化后

2、试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NSB抗磁质试件向左摆动BNS现在学习的是第6页，共90页B介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NS抗磁质试件向左摆动抗磁质磁化后试件的极性BNS现在学习的是第7页，共90页 顺磁质分子的固有磁矩 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。epm 二、顺磁质及其磁化分子磁矩=pm0即：不为零，现在学习的是第8页，共90页MpmB=+B0pm 有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用。MB0这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向现在学习的是第9页，共90页MpmB=+B0pm 有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用。MB

3、0这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向现在学习的是第10页，共90页 顺磁质磁化结果，使介质内部磁场增强。B0B0B 即：B现在学习的是第11页，共90页 抗磁质分子的固有磁矩为零。三、抗磁质的磁化 即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为零。现在学习的是第12页，共90页B0外磁场BpmM=+Pm电子轨道磁矩FPd=td角动量方向LL.角动量增量方向.MM 的方向.M在圆周运动中P的大小。改变P 的方向而不能只能改变所以F由于FP，PF现在学习的是第13页，共90页MLd=tdB0外磁场Pm电子轨道磁矩角动量方向LL.角动量增量方向.MM 的方向.MPm附加磁矩方向分子磁矩在磁场中L的大小

4、。改变L 的方向而不能只能改变所以M由于ML，电子轨道平面在磁场中作进动。电子轨道平面进动方向现在学习的是第14页，共90页由于附加磁矩方向和外磁场相反，所以B0外磁场Pm电子轨道磁矩角动量方向LL.角动量增量方向.MM 的方向.MPm附加磁矩方向电子轨道平面进动方向B0B现在学习的是第15页，共90页LPmMPmB0外磁场B0外磁场PmLMPm电子轨道运动方向进动方向进动方向附加磁矩方向附加磁矩方向 无论电子轨道运动方向如何，附加磁矩方向总是和外磁场方向相反。无论电子轨道运动方向如何，附加磁矩方向总是和外磁场方向相反。现在学习的是第16页，共90页一、磁化强度：12-2 磁化强度 磁化电流=

5、pMmVpm+对于顺磁质pmpm 0抗磁质m 0BoM=H+oHmo=H+oHm=+o1()r+1m=令：Bo=Hr=Hr相对磁导率现在学习的是第23页，共90页顺磁质、抗磁质的磁化率顺磁质、抗磁质的磁化率 材 料 温度/K c m/10-5 明 矾（含铁）4 4830顺 明 矾（含铁）90 213 明 矾（含铁）293 66 磁 氧（液态）293 152 氧气 293 0.19质 钠 293 0.72 铀 293 40 铝 293 2.2抗 铋 293 -16.6磁 水 银 293 -2.9质 银 293 -2.6 铅 293 -1.8 铜 293 -1.0现在学习的是第24页，共90页=N

6、 IN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H=r2N I得：Hldl.=r2H=n IB=mHmrm0H=r现在学习的是第25页，共90页.Hldl=r2H=2rIR2 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，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。B=R2Ir2H=R2I r2得：=IIIH0RrRr 2.B=r2I0现在学习的是第27页，共90页均匀磁化球的B线和H线B线H线现在学习的是第28页，共90页现在学习的是第29页，共90页

7、现在学习的是第30页，共90页12-5 铁磁质12-5 铁磁质铁磁质B0B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、铁磁质及其磁化现在学习的是第31页，共90页eKIRG 冲击电流计探测线圈 铁环(试件)开关 磁场强度H 可以根据 I 的测量由式 来确定。H=n I 用冲击电流计G,可以测出感应电量q,再由下式间接地测出B。B=q RN SS环形铁芯的横截面积测定磁化曲线的实验装置测定磁化曲线的实验装置现在学习的是第32页，共9

8、0页OBHACDB.EF.HCBs.BrHs.初始磁化曲线Br剩 磁.HsBs.饱和磁感应强度矫顽力HC磁滞回线现在学习的是第33页，共90页居里点：当温度达到一定时，铁磁质转变为顺磁质，称这一温度为“居里点”居里.M 现在学习的是第34页，共90页二、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、磁滞损耗以及居里点。1892年罗辛格首先提出，磁畴的形成是由于磁偶极子间非磁性的相互作用。现在学习的是第35

9、页，共90页 1926年海森堡用量子力学中的交换力解释了磁偶极子间相互作用的起源。现在学习的是第36页，共90页 1935年，朗道和栗佛希兹从磁场能量的观点说明了磁畴的成因。现在学习的是第37页，共90页显示磁畴结构的铁粉图形现在学习的是第38页，共90页纯铁硅铁钴三种铁磁性物质的磁畴现在学习的是第39页，共90页Si-Fe单晶(001)面的磁畴结构箭头表示磁化方向0.1mm现在学习的是第40页，共90页单晶磁畴结构 示意图多晶磁畴结构 示意图现在学习的是第41页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第42页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第43页，共90页铁磁质单晶体磁化过

10、程H现在学习的是第44页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第45页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第46页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第47页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第48页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第49页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第50页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第51页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第52页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第53页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第54页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第55页，共

11、90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第56页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第57页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第58页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第59页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第60页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第61页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第62页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第63页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第64页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第65页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第66页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H

12、现在学习的是第67页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第68页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第69页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第70页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第71页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第72页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第73页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第74页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第75页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第76页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第77页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第78页，共90

13、页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第79页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第80页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第81页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第82页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第83页，共90页铁磁质单晶体磁化过程H现在学习的是第84页，共90页三、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。BH现在学习的是第85页，共90页3.有剩磁、磁饱和及磁滞现象。1.磁导率不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历

14、史。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102 104倍。4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。现在学习的是第86页，共90页四、磁性材料：软磁材料BH 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。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。现在学习的是第87页，共90页 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BH现在学习的是第88页，共90页 应用：作计算机中的记忆元件。磁化时极性的反转构成了“0”与“1”。矩磁材料：BH特点：磁滞回线呈矩形状现在学习的是第89页，共90页现在学习的是第90页，共90页