第16章磁场中的磁介质精选文档.ppt

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1、第16章磁场中的磁介质本讲稿第一页，共十六页16.2 16.2 磁介质的磁化磁介质的磁化一、磁介质的磁化一、磁介质的磁化1.1.分子电流分子电流 分子磁矩分子磁矩 每个分子等效一个圆电流每个分子等效一个圆电流顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质磁畴磁畴轨道角动量轨道角动量对应的磁矩对应的磁矩自旋角动量自旋角动量对应的磁矩对应的磁矩铁磁质铁磁质本讲稿第二页，共十六页 在在 作用下整齐排作用下整齐排列，在介质表面出现列，在介质表面出现束缚（磁化）电流束缚（磁化）电流 与与 方向相同方向相同2.2.磁化的微观解释磁化的微观解释有磁场有磁场分子有固有磁矩分子有固有磁矩 顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质无磁场无磁场分子无固

2、有磁矩分子无固有磁矩 在介质表面出现在介质表面出现束缚（磁化）电流束缚（磁化）电流 与与 方向相反方向相反 出现与出现与 反向的附加磁矩反向的附加磁矩 本讲稿第三页，共十六页3 3、分子附加磁矩形成的经典解释、分子附加磁矩形成的经典解释以分子中电子轨道运动为例以分子中电子轨道运动为例轨道角动量绕磁场旋进轨道角动量绕磁场旋进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角动量角动量电子轨道磁矩电子轨道磁矩电子轨道磁矩受磁力矩电子轨道磁矩受磁力矩方向：垂直纸面向内方向：垂直纸面向内本讲稿第四页，共十六页二、磁化强度矢量二、磁化强度矢量顺磁质分子固有磁矩顺磁质分子固有磁矩的定向排列

3、的定向排列抗磁质分子附加磁矩抗磁质分子附加磁矩的产生的产生介介质质的的磁磁化化在介质表面形成束缚电流在介质表面形成束缚电流1、定义磁化强度矢量、定义磁化强度矢量单位：单位：A/m2、磁化强度矢量与磁感强度、磁化强度矢量与磁感强度 的实验关系的实验关系本讲稿第五页，共十六页3.3.磁化强度与磁化电流的关系磁化强度与磁化电流的关系 定性看，二者是正比关系定性看，二者是正比关系以各向同性磁介质磁化为例以各向同性磁介质磁化为例在介质中任取一线元在介质中任取一线元设分子电流半径为设分子电流半径为r，与，与 相相铰链铰链的分子电流中心均位的分子电流中心均位于以于以 为底、为底、为斜高的为斜高的斜圆柱体斜圆

4、柱体内内设磁介质单位体积分子数为设磁介质单位体积分子数为n，与与 相铰链的分子电流数为相铰链的分子电流数为与与 相铰链的束缚电流为相铰链的束缚电流为设分子电流大小为设分子电流大小为I本讲稿第六页，共十六页与任意回路与任意回路L相铰链的束缚相铰链的束缚电流电流束缚电流密度：束缚电流密度：单位长度上的束缚电流单位长度上的束缚电流与与 相铰链的束缚电流相铰链的束缚电流束缚电流的方向与磁化强度束缚电流的方向与磁化强度矢量成右手螺旋矢量成右手螺旋介质内无净束缚电流介质内无净束缚电流在介质内取一闭合回路在介质内取一闭合回路L本讲稿第七页，共十六页16.3 16.3 的环路定理的环路定理在磁介质存在的区域，

5、在磁介质存在的区域，磁场由传导电流和磁场由传导电流和 介质磁化产生的束缚电流共同决定。介质磁化产生的束缚电流共同决定。取取 回路回路L，运用安培环路定理，运用安培环路定理I0L与束缚电流无关与束缚电流无关本讲稿第八页，共十六页代入代入1、定义、定义 为磁场强度矢量为磁场强度矢量为为 的环路定理的环路定理2 2、磁场强度矢量磁场强度矢量 与磁感强度矢量与磁感强度矢量 的关系的关系与磁介质无关与磁介质无关与磁介质有关与磁介质有关 的单位的单位本讲稿第九页，共十六页3、应用应用在解决与磁介质有关的问题时，在解决与磁介质有关的问题时，的使用可使问题的使用可使问题简单化简单化 与磁介质无关，由传导电流分

6、布先求与磁介质无关，由传导电流分布先求由与的关系，求由与的关系，求由与的关系，求由与的关系，求 由与的关系，求束缚电流分布由与的关系，求束缚电流分布本讲稿第十页，共十六页X X例例1 无限长直螺线管，单位长度匝数无限长直螺线管，单位长度匝数n,管内充满相管内充满相 对磁导率对磁导率 的磁介质。现通以电流的磁介质。现通以电流I，求管内磁，求管内磁 感强度和介质面束缚电流密度。感强度和介质面束缚电流密度。abcd 由由 的环路定理的环路定理取矩形环路取矩形环路a b c d aa b c d a顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质本讲稿第十一页，共十六页例例2 一长直单芯导线的芯是根半径为一长直单芯导线的芯是

7、根半径为R 的金属导体，的金属导体，与导电外壁间充满相与导电外壁间充满相 对磁导率对磁导率 的磁介质。现有电的磁介质。现有电流流I 均匀流过横截面并沿外壁流回，求均匀流过横截面并沿外壁流回，求:磁介质中磁场分布磁介质中磁场分布;紧贴导体芯的磁介质表面上的束缚电流。紧贴导体芯的磁介质表面上的束缚电流。IR解解:磁场分布具有对称性磁场分布具有对称性 在磁介质中取圆形环路在磁介质中取圆形环路L L rL本讲稿第十二页，共十六页 紧贴导体芯的磁介质表面处的紧贴导体芯的磁介质表面处的 磁化强度磁化强度LIR 由与的关系，求束缚电流由与的关系，求束缚电流 紧贴导体芯作圆形环路紧贴导体芯作圆形环路L本讲稿第

8、十三页，共十六页16.4 16.4 铁磁质铁磁质N N 匝密绕螺绕环匝密绕螺绕环,通以电流通以电流I Ir接冲击电流计接冲击电流计铁磁质磁化场磁化场反映介质性质反映介质性质由由 与与 的关系，得到铁磁质的宏观性质的关系，得到铁磁质的宏观性质本讲稿第十四页，共十六页磁滞回线磁滞回线2.2.B-H B-H 非线性，非线性，非单值，与磁化历史有关非单值，与磁化历史有关 O起始磁化曲线起始磁化曲线饱和饱和饱和饱和剩磁剩磁矫顽力矫顽力1.1.使原场大幅度增加使原场大幅度增加 与磁化历史有关与磁化历史有关 磁滞损耗磁滞损耗磁滞回线磁滞回线硬硬磁磁材材料料软软磁磁材材料料本讲稿第十五页，共十六页铁磁性起因铁磁性起因磁畴磁畴方向接近的方向接近的磁畴扩大磁畴扩大磁饱和磁饱和磁滞现象磁滞现象：去掉磁化场，介质内的杂质和内应力：去掉磁化场，介质内的杂质和内应力 阻碍磁畴恢复原状阻碍磁畴恢复原状磁致伸缩磁致伸缩：磁化引起介质中晶格间距的变化，从：磁化引起介质中晶格间距的变化，从 而发生长度和体积的改变而发生长度和体积的改变当铁磁体受当铁磁体受剧烈震动剧烈震动或或高温高温下剧烈热运动的影响，磁畴下剧烈热运动的影响，磁畴会瓦解，铁磁性消失，变为顺磁性。会瓦解，铁磁性消失，变为顺磁性。临界温度临界温度 居里点居里点本讲稿第十六页，共十六页