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1、第二十一磁介质第1页，此课件共27页哦本章本章教学要求：教学要求：了解介质的磁化现象及其微观解释。了解铁磁质了解介质的磁化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性。了解各向同性介质中的特性。了解各向同性介质中H和和B之间的关系和之间的关系和区别。了解介质中磁场的高斯定理和安培环路定理。区别。了解介质中磁场的高斯定理和安培环路定理。本章重点：本章重点：磁场的高斯定理和安培环路定理，磁场的高斯定理磁场的高斯定理和安培环路定理，磁场的高斯定理和安培环路定理和安培环路定理本章难点：本章难点：各类磁介质的磁化机理，铁磁质的特性各类磁介质的磁化机理，铁磁质的特性第2页，此课件共27页哦内容21.1 磁介质及其磁
2、化21.2 磁介质中的高斯定理及安培环路定理21.3 铁磁质第3页，此课件共27页哦21.1 磁介质及其磁化磁介质及其磁化21.1.1 磁介质磁介质磁介质：磁介质：一切实物物质，在磁场作用下都会产生不同程度的磁化，磁化了的物质又反过来影响原来的磁场。凡是有这种特性的物质都叫磁介质。第4页，此课件共27页哦磁介质类型介质磁化后的介质磁化后的附加磁感强度附加磁感强度真空中的真空中的磁感强度磁感强度 磁介质中的磁介质中的总磁感强度总磁感强度铁铁磁质磁质（铁、钴、镍等）（铁、钴、镍等）顺顺磁质磁质 抗抗磁质磁质（铝、氧、锰等）（铝、氧、锰等）（铜、铋、氢等）（铜、铋、氢等）弱磁质弱磁质定义介质的相对磁
3、导率：定义介质的相对磁导率：充满介质的长直螺线管内部第5页，此课件共27页哦21.1.2 磁介质的磁化磁介质的磁化电子磁矩 （源于绕核运动与自旋）I-第6页，此课件共27页哦电子的轨道磁矩：电子的自旋磁矩：第7页，此课件共27页哦第8页，此课件共27页哦在外磁场 中，每个电子磁矩 ，受到力矩 则动量矩 连续变化。则以 为轴进动。进动ab抗磁质的磁化机理进动c第9页，此课件共27页哦磁化强度与磁化电流磁化强度（与 定义类似。）对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化抵消，而在介质表面，各分子电流相互
4、叠加，在磁化圆柱的表面出现一层电流，好象一个载流螺线管，称圆柱的表面出现一层电流，好象一个载流螺线管，称为为磁化面电流（或安培表面电流）磁化面电流（或安培表面电流）。第10页，此课件共27页哦设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为 （面磁化电流密度），则长为（面磁化电流密度），则长为L的一段介质上的的一段介质上的磁化电流强度磁化电流强度 为为第11页，此课件共27页哦 取一长方形闭合回路取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行于柱边在磁介质内部，平行于柱体轴线，长度为体轴线，长度为l，而，而BC、AD两边则垂直于柱面。两边则垂直于柱面。
5、磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积内的总磁化电流。包围的面积内的总磁化电流。第12页，此课件共27页哦21.2 磁介质中的高斯定理及安培环磁介质中的高斯定理及安培环路定理路定理21.2.1 磁介质中的高斯定理磁介质中的高斯定理磁场 与磁化电流产生的附加磁场介质内任意一点的磁感应强度应是传导电流产生的的矢量和，即 第13页，此课件共27页哦21.2.2 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理无磁介质时无磁介质时有磁介质时有磁介质时第14页，此课件共27页哦定义定义 为为磁场强度磁场强度 表明：表明：磁场强度矢量的环流和传导电流磁场强度
6、矢量的环流和传导电流I有关，而有关，而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单位制中是在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单位制中是A/m.磁磁介介质质中中的的安安培培环环路路定定理理：磁磁场场强强度度沿沿任任意意闭闭合合路路径径的的线线积积分分等等于于穿穿过过该该路路径径的的所所有有传传导导电电流流的的代代数数和和，而与磁化电流无关。而与磁化电流无关。有磁介质时的安培环路定理第15页，此课件共27页哦 实实验验证证明明：对对于于各各向向同同性性的的介介质质，在在磁磁介介质质中中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。任意一点磁化强度和磁场强度成正比。式式中中 只只与与磁磁介介质质的的性性质质
7、有有关关，称称为为磁磁介介质质的的磁磁化化率率，是是一一个个纯纯数数。如如果果磁磁介介质质是是均均匀匀的的，它它是是一一个个常常量量；如如果果磁磁介介质质是是不不均均匀匀的的，它它是是空空间间位位置的函数。置的函数。第16页，此课件共27页哦相对磁导率磁导率值值得得注注意意：为为研研究究介介质质中中的的磁磁场场提提供供方方便便而而不不是是反反映映磁磁场场性性质质的的基基本本物物理理量量，才才是是反反映映磁磁场场性性质质的的基基本物理量。本物理量。第17页，此课件共27页哦顺磁质抗磁质顺磁质，抗磁质H-B曲线第18页，此课件共27页哦例例1 1、在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知、在均
8、匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为螺绕环中的传导电流为 ，单位长度内匝数，单位长度内匝数 ，环的横截，环的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为导率分别为 和和 。求环内的磁场强度和磁感应强度。求环内的磁场强度和磁感应强度。解：解：在环内任取一点，在环内任取一点，过该点作一和环同心、过该点作一和环同心、半径为半径为 的圆形回路。的圆形回路。式中式中 为螺绕环上线圈的总匝数。为螺绕环上线圈的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁感应由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁感应强度的大小相等
9、，方向都沿切线。强度的大小相等，方向都沿切线。第19页，此课件共27页哦当环内是真空时当环内是真空时当环内充满均匀介质时当环内充满均匀介质时第20页，此课件共27页哦 的长直导线和套在外面的内、外 半径分别为 、的同轴导体圆筒组成，其间充满相对磁导率为 的 各向同性非铁磁质。电流 由半径为 的中心导体流入纸面，再由外面圆筒流出纸面。求磁场分布。例2、如图所示，一电缆由半径为解：第21页，此课件共27页哦 第22页，此课件共27页哦 第23页，此课件共27页哦21.3 铁磁质铁磁质特性（1）由于磁化，铁磁质内部磁场比无铁磁质时增大百倍至千倍以上。（2）不是恒量。即 与 不是简单的线性关系。（3）磁化场撤除后，铁磁质内仍得到一定的磁性。（4）存在一特定的温度，称为居里点，当铁磁物质加热到居里点后，铁磁性将消失转变为普通的顺磁物质。第24页，此课件共27页哦磁滞回线(a)BH磁滞回线Br:剩磁Hc:矫顽力Bs:磁感应强度B的饱和值磁滞回线：磁感应强度B的变化滞后于磁场强度H的变化第25页，此课件共27页哦O软软磁材料磁材料O硬硬磁材料磁材料不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.O巨巨磁铁氧体材料磁铁氧体材料第26页，此课件共27页哦铁磁质的磁化机制无外磁场外磁场外磁场外磁场(a)(b)(c)(d)第27页，此课件共27页哦