磁介质中的稳定磁场精选文档.ppt

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1、磁介质中的稳定磁场本讲稿第一页，共十一页1.磁介质磁介质 放入磁场中能够显示磁放入磁场中能够显示磁性的物质性的物质 电介质放入外场电介质放入外场12.1 磁介质的分类磁介质的分类相对介电常数相对介电常数磁介质放入外场磁介质放入外场相对磁导率相对磁导率 反映磁介质对原场的影响程度反映磁介质对原场的影响程度 本讲稿第二页，共十一页相对磁导率相对磁导率顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质减弱原场减弱原场增强原场增强原场弱弱磁磁性性物物质质顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非 常常接近于接近于1,即即铁磁质铁磁质通常不是常数通常不是常数具有显著增强原磁场的性质具有显著增强原磁场的性质强磁性

2、物质强磁性物质2.磁介质的分类磁介质的分类(如：如：铬、铀、锰、氮等铬、铀、锰、氮等)(如：铋、硫、氯、氢等如：铋、硫、氯、氢等)(如：铁、钴、镍及其合金等如：铁、钴、镍及其合金等)本讲稿第三页，共十一页原子中电子的轨道磁矩原子中电子的轨道磁矩电子的自旋磁矩电子的自旋磁矩电子自旋磁矩与轨道磁矩有相同的数量级电子自旋磁矩与轨道磁矩有相同的数量级分子固有磁矩分子固有磁矩所有电子磁矩的总和所有电子磁矩的总和抗磁质抗磁质对外不显磁性对外不显磁性顺磁质顺磁质由于热运动由于热运动,对对外也不显磁性外也不显磁性v无外磁场作用时无外磁场作用时12.2 顺磁性和抗磁性的微观解释顺磁性和抗磁性的微观解释本讲稿第四

3、页，共十一页v有外磁场作用时有外磁场作用时顺磁质顺磁质分子的固有磁矩分子的固有磁矩受力矩受力矩的作用的作用,使分子的固有磁矩使分子的固有磁矩趋于外磁场方向趋于外磁场方向排列。但由于分子热运动的影响排列。但由于分子热运动的影响,各分子各分子固有磁矩的取向不可能完全整齐固有磁矩的取向不可能完全整齐,不过外不过外磁场越强磁场越强,排列越整齐。排列越整齐。正是由于这种取向正是由于这种取向排列使得原磁场得到加强排列使得原磁场得到加强,但这种加强很小。但这种加强很小。本讲稿第五页，共十一页抗磁质抗磁质它的分子没有固有磁矩它的分子没有固有磁矩,为什么也能受为什么也能受磁场的影响磁场的影响?抗磁质在外磁场的作

4、用下产生抗磁质在外磁场的作用下产生附加磁矩附加磁矩。以电子的轨道运动为例以电子的轨道运动为例:(如电如电子沿相反的方向做轨道运动子沿相反的方向做轨道运动,同同样的分析方法样的分析方法)无论电子轨道运动如何无论电子轨道运动如何,外磁外磁场对它的力矩总使它产生一个与外场对它的力矩总使它产生一个与外磁场方向相反的附加磁矩磁场方向相反的附加磁矩附加磁矩产生附加磁场附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外附加磁场与外场方向相反场方向相反抗磁质抗磁质本讲稿第六页，共十一页12.3磁介质中安培环路定理磁介质中安培环路定理 磁场强度磁场强度H12.3.1磁介磁介质质的磁化的磁化 束缚电流束缚电流以无限长螺线管为例以

5、无限长螺线管为例顺顺磁磁质质在磁介质内部的任一处在磁介质内部的任一处,相邻的分子环流的方向相邻的分子环流的方向相反相反,互相抵消互相抵消在磁介质表面处各点在磁介质表面处各点,分分子环流未被抵消子环流未被抵消,形成形成沿表面流动的面电流沿表面流动的面电流 束缚电流束缚电流(磁化电流磁化电流)结论：结论：介质中磁场由传导和束缚电介质中磁场由传导和束缚电流共同产生。流共同产生。本讲稿第七页，共十一页12.3.2.磁介质中安培环路定理磁介质中安培环路定理 磁场强度磁场强度H以充满各向同性均匀顺磁质的螺绕环为例以充满各向同性均匀顺磁质的螺绕环为例在未充介质时在未充介质时由上两式由上两式因而因而令令-磁场

6、强度磁场强度-磁导率，磁导率，（磁介质的安（磁介质的安培环路定理）培环路定理）磁介质内磁场强度沿所选磁介质内磁场强度沿所选闭合路径的环流等于闭合闭合路径的环流等于闭合积分路径所包围的所有积分路径所包围的所有传传导电流导电流的代数和。的代数和。本讲稿第八页，共十一页12.4.1 铁铁磁质的磁化规律磁质的磁化规律 磁滞回线磁滞回线铁磁质中铁磁质中不是线性关系不是线性关系 剩磁剩磁矫顽力矫顽力(1)(1)实验证明：各种铁磁质的起始曲线实验证明：各种铁磁质的起始曲线都是都是“不可逆不可逆”的的,磁滞现象磁滞现象12.4 铁磁质铁磁质r讨论讨论本讲稿第九页，共十一页HC 较小较小HC 较大较大易磁化易磁

7、化,易退磁易退磁剩磁较强剩磁较强,不易退磁不易退磁变压器变压器、电机电机、电电磁铁的铁芯磁铁的铁芯可作永久磁铁可作永久磁铁(4)铁磁质磁化状态与此前的磁化历史有关铁磁质磁化状态与此前的磁化历史有关软软磁磁材材料料硬硬磁磁材材料料(3)不同材料，矫顽力不同不同材料，矫顽力不同 (2 2)铁磁质温度高于某一温度铁磁质温度高于某一温度TC 时时,铁磁质转铁磁质转化为顺磁质化为顺磁质,此临界温度称为居里点此临界温度称为居里点本讲稿第十页，共十一页12.4.2 磁畴磁畴磁畴中分子磁矩自发地磁化磁畴中分子磁矩自发地磁化达到饱和状态达到饱和状态无无磁化方向与磁化方向与有有 整个铁磁质的整个铁磁质的总磁总磁矩为零矩为零同向的磁畴扩大同向的磁畴扩大磁化方向转向磁化方向转向的方向的方向使磁场大大增强使磁场大大增强当外场撤去当外场撤去,被磁化的铁磁质受体内被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力的阻碍杂质和内应力的阻碍,并不能恢复磁并不能恢复磁化前的状态化前的状态磁畴的磁化方向磁畴的磁化方向本讲稿第十一页，共十一页