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1、介介介介质质质质的的的的磁磁磁磁化化化化 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传导电流在真空中的磁场B介质中的合磁场介质中的合磁场B介质磁化所产生的附加磁场介质磁化所产生的附加磁场=B0BB+传导电流产生传导电流产生与介质有关的电流产生与介质有关的电流产生顺磁质顺磁质: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、磁介质的分类一、磁介质的分类一、磁介质的分类相对磁导率：相对磁导率：=B0BB+B Bo ,r 1B Bo ,r Bo
2、 ,r 1NSBNS顺磁质磁化后顺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B非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场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 悬丝悬丝 悬丝悬丝 悬丝悬丝NSBNS顺磁质磁化后顺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B顺磁质试件向顺磁质试件向右摆动右摆动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NSBBNSB介质磁性的
3、实验测定介质磁性的实验测定介质磁性的实验测定NS抗磁质试件抗磁质试件向左摆动向左摆动抗磁质磁化后抗磁质磁化后试件的极性试件的极性BNS 近代科学实践证明，组成分子或原子中的电子，近代科学实践证明，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磁效应。把分子或原子看作一个整两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体，体，分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可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，称为等效于一个圆电流，称为“分子电流分子电流”。分子电流的。分子电流的磁矩称为磁矩称为
4、“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、顺磁质及其磁化二、顺磁质及其磁化顺磁质分子的顺磁质分子的固有磁矩固有磁矩(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、顺磁质及其磁化分分子子磁磁矩矩即：即：=Pm0不为零，不为零，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。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
5、使分子磁矩转向外磁场的方向B Bo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中电子轨中电子轨道运动的平面在磁场中会道运动的平面在磁场中会发生进动，从而产生一个发生进动，从而产生一个附加磁场附加磁场Pm，Pm的方向与的方向与B0的方向相反，的方向相反，结果在磁体内激发一个和结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁外磁场方向相反的附加磁场。场。B0外磁场外磁场epmLMpm附加磁附加磁矩方向矩方向进动进动方向方向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0四、磁化强度和
6、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抗磁质抗磁质m 0BoM=H+oHmo=H+oHm=+o1()r+1m=令：令：Bo=Hr=Hr相对磁导率相对磁导率磁导率磁导率=N IN 匝数匝数:()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，相对相对磁导率为磁导率为r的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。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求：环内的磁场强度和磁感应强度得：得：H=r2N IHldl.=r2H=n IB=mHmrm0nI=r解:.Hldl=r2H=2rIR2 例题例题2一无限长
7、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 均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为，柱外真，柱外真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。B=R2Ir2H=R2I r2得：得：=IIIH0RrRr 2.B=r2I0铁磁质铁磁质6-8 6-8 铁磁质铁磁质铁磁质铁磁质 B0B 铁、镍、钴、铁氧体铁、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：为一常
8、量。即：磁导率磁导率不是一个常量。不是一个常量。磁导率磁导率 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,称为称为磁化特性曲线磁化特性曲线。一、铁磁质及其磁化一、铁磁质及其磁化OBHACDB.EF.HCBs.BrHs.初始磁初始磁化曲线化曲线Br剩剩 磁磁.HsBs.饱和磁感应强度饱和磁感应强度矫顽力矫顽力HC磁滞回线磁滞回线二、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“交换耦合作用交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在，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
9、排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小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。这些区域称为区域。这些区域称为“磁畴磁畴”.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。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 铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单
10、晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁
11、化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H铁磁质单晶体磁化过程H 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.*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，称为介质的发热，称为
12、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。所包围的面积成正比。BH*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、电磁铁的铁芯。铁氧体（非：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。金属）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：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。包围面积小，磁滞损耗小。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。磁滞回线宽，磁滞损耗大。退磁。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）磁磁 带带 磁化层磁化层（硬磁材料粉末）（硬磁材料粉末）录音录音放音放音声音信号（声音信号（I）磁磁 头（软磁材料）头（软磁材料）线线 圈圈