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1、介质的磁化磁场强度和铁磁质第1页，本讲稿共73页 6-7 6-7 磁介质磁介质 顺磁质和抗磁质的磁化顺磁质和抗磁质的磁化B0传导电流在真空中的磁场B介质中的合磁场B介质磁化所产生的附加磁场=B0BB+传导电流产生与介质有关的电流产生第2页，本讲稿共73页顺磁质顺磁质:抗磁质抗磁质:铁磁质铁磁质:锰、铬、铂、氮锰、铬、铂、氮水银、铜、硫、氢、金水银、铜、硫、氢、金铁、镍、钴、铁氧体铁、镍、钴、铁氧体一、磁介质的分类一、磁介质的分类相对磁导率：相对磁导率：相对磁导率：相对磁导率：=B0BB+B Bo ,r 1B Bo ,r Bo ,r 1第3页，本讲稿共73页NSBNS顺磁质磁化后试件的极性介质磁
2、性的实验测定介质磁性的实验测定B非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场顺磁质试件顺磁质试件向右摆动向右摆动圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件圆柱形试件 悬丝 悬丝 悬丝 悬丝 悬丝第4页，本讲稿共73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第5页，本讲稿共73页抗磁质磁化后抗磁质磁化后试件的极性试件的极性介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NSBBNS第6页，本讲稿共73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第7页，本讲稿共73页 近代科学实践证明，组成分子或原子中的电子，不仅存在近代
3、科学实践证明，组成分子或原子中的电子，不仅存在绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这两种运动都能产生绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体，磁效应。把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各电子对分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为外产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为“分子电流分子电流”。分子电流的磁矩称为。分子电流的磁矩称为“分子磁矩分子磁矩”表示为表示为pm m。+-P P P Pm m m m分子磁矩分子磁矩分子磁矩分子磁矩 二、顺磁质及其磁化第8页，本讲稿共73页顺磁质分子的顺磁质分子的固有磁矩固有磁矩(
4、分子电流）分子电流）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。整个介质不显磁性。ePm 二、顺磁质及其磁化二、顺磁质及其磁化分子磁矩即：即：=Pm0不为零，不为零，第9页，本讲稿共73页MpmB=+B0PmM 有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩有外磁场时，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这一力矩使分子磁矩转向外磁场的方向B Bo第10页，本讲稿共73页三、抗磁质的磁化三、抗磁质的磁化抗磁质分子的固有磁矩为零。抗磁质分子的固有磁矩为零。Pm=0 在外磁场在外磁场B0中电子轨
5、道中电子轨道运动的平面在磁场中会发运动的平面在磁场中会发生进动，从而产生一个附生进动，从而产生一个附加磁场加磁场Pm，Pm的方向与的方向与B0的方向相反，结的方向相反，结果在磁体内激发一个和外磁场果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场。方向相反的附加磁场。B0外磁场epmLMpm附加磁矩方向进动方向B Bo即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为即分子中所有电子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和为0第11页，本讲稿共73页四、磁化强度和磁化电流：四、磁化强度和磁化电流：=pmMVpm+对于顺磁质对于顺磁质pmpm 0抗磁质m 0BoM=H+oHmo=H+oHm=+o1()r+1m=令：Bo=
6、Hr=Hr相对磁导率磁导率第17页，本讲稿共73页=N IN匝数:()例题例题1一环形螺线管，管内充满磁导率为一环形螺线管，管内充满磁导率为，相对磁导相对磁导率为率为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的磁场强度和磁感应强度得：得：H=r2N IHldl.=r2H=n IB=mHmrm0nI=r解:第18页，本讲稿共73页.Hldl=r2H=2rIR2 例题例题2一无限长载流圆柱体，通有电流一无限长载流圆柱体，通有电流I，设电流，设电流 I 均匀均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为分布在整个横截面上。柱体的磁
7、导率为，柱外真空。求：柱内，柱外真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。外各区域的磁场强度和磁感应强度。B=R2Ir2H=R2I r2得：=IIIH0RrRr 2.B=r2I0第20页，本讲稿共73页铁磁质铁磁质第21页，本讲稿共73页6-8 6-8 铁磁质铁磁质铁磁质 B0B 铁、镍、钴、铁氧体B=H 对于顺磁质与抗磁质，对于顺磁质与抗磁质，B与与H有线性关系，有线性关系，对于铁磁质，对于铁磁质，B 与与H之间的关系比较复杂，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 由实验所测定的由实验所测定的 B 与与 H 之间的关系曲线之间的关系曲线,称为称为磁化磁化特性曲线特
8、性曲线。一、铁磁质及其磁化一、铁磁质及其磁化第22页，本讲稿共73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磁滞回线第23页，本讲稿共73页二、磁二、磁 畴畴 根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换交换耦合作用耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域，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。这些区域称为些区域称为“磁畴磁畴”.用磁畴理论可以解释
9、铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞损耗。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。单晶磁畴结构示意图单晶磁畴结构示意图 多晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图 第24页，本讲稿共73页第25页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第26页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第27页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第28页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第29页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第30页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第31页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第32页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第33页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁
10、化过程H第34页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第35页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第36页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第37页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第38页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第39页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第40页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第41页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第42页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第43页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第44页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第45页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第46页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化
11、过程H第47页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第48页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第49页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第50页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第51页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第52页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第53页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第54页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第55页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第56页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第57页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第58页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第59页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过
12、程H第60页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第61页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第62页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第63页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第64页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第65页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第66页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第67页，本讲稿共73页铁磁质单晶体磁化过程H第68页，本讲稿共73页 3.有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。铁磁质的特性：铁磁质的特性：铁磁质的特性：铁磁质的特性：1.磁导率磁导率不是一个常量不是一个常量,B 和和H 不是线性关系。不是线性关系。2.有很
13、大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增 强强102 104倍。倍。4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质.第69页，本讲稿共73页*三、磁滞损耗三、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，称为发热，称为磁滞损耗磁滞损耗。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。面积成正比。BH第70页，本讲稿共73页*四、磁性材料：四、磁性材料：软磁材料软磁材料 应用应用：硅钢片，作变压器、电机、电磁铁
14、的铁芯。铁氧体（非金属）：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。作高频线圈的磁芯材料。BH 特点特点：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：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。小，磁滞损耗小。第71页，本讲稿共73页 特点特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大，不容易磁化，也不容易：剩余磁感应强度大，矫顽力大，不容易磁化，也不容易 退磁。退磁。磁滞回线宽，磁滞损耗大。磁滞回线宽，磁滞损耗大。硬磁材料硬磁材料应用应用：作永久磁铁，永磁喇叭：作永久磁铁，永磁喇叭BH第72页，本讲稿共73页铁磁质的应用铁磁质的应用磁记录（磁带、磁卡等）磁记录（磁带、磁卡等）磁 带 磁化层（硬磁材料粉末）录音录音放音放音声音信号（I）磁 头（软磁材料）线 圈第73页，本讲稿共73页