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1、1电极化现象磁化现象原因原因一、磁介质磁化规律磁介质与磁场有相互作用的物质(所有物质)。磁介质的磁化规律可与电介质的极化规律对比：第1页/共35页2-+(与B0同向或反向)磁化电流I极化电荷q电极化磁化1.磁介质的磁化 磁化现象-外磁场 下,表面,磁化电流I,磁性I磁介质对磁场的影响第2页/共35页3 磁介质分类：顺磁质、抗磁质、铁磁质 顺磁质，抗磁质，铁磁质，BB0 (铝、锰、铂）BB0 （纯铁、硅钢）磁介质对磁场的影响来源于其内部机制。磁介质对磁场的影响某些磁介质的相对磁导率见书 P 287 表9.1第3页/共35页42.原子的磁距电子的磁矩ISm电子的轨道运动电流轨道磁矩电子轨道运动的角
2、动量电子轨道磁矩与轨道角动量的关系：电子自旋磁矩和自旋角动量 S 的关系：第4页/共35页52.磁化原因 顺磁质的磁化 顺磁质分子有固有的分子磁矩（主要是电子 m分 10-23Am2。热运动使 完全显现磁性。方向,0Br排列趋于使分0mBrr混乱，不显磁性。轨道和自旋磁矩的贡献），第5页/共35页6抗磁质的磁化抗磁质的分子固有磁矩为 0。不显磁性 附加磁矩 显示抗磁性第6页/共35页7 磁化强度与磁化电流的关系等于沿轴线单位长度上的磁化电流。即磁化电流密度等于磁化强度沿该表面处的分量。当磁化强度与介质表面不平行时LS第7页/共35页8 磁化强度的环流 磁化强度 M 沿闭合回路的线积分等于该回路
3、包围的磁化电流代数和。第8页/共35页9二、有磁介质时磁场的计算真空中介质中总磁场为磁场强度，单位：安/米 式中：为穿过回路的总电流定义1.H的环路定理第9页/共35页10 磁场强度 对回路 l 的线积分等于穿过该回 传导电流的代数和(有介质存在时的环路定理)。穿过回路传导电流代数和对各向同性的顺磁质或抗磁质，有磁化率2.B与H的关系第10页/共35页11真空中，由得或若传导电流保持不变，则真空中和介质中的相等，故在介质中有有介质时的高斯定律3.有介质时的高斯定律第11页/共35页12有介质存在时B的求法：1.根据传导电流的分布，分析磁场的对称性；2.选取合适的积分环路，使H从积分号提出来；3
4、.计算传导电流代数和，由H环路定理求出H；4.根据B与H的关系求B。第12页/共35页13例1 一铁环中心线周长=30cm,横截面S=1.0cm2,环上密绕N=300 匝的线圈,当导线中电流I=32mA时,通过环截面的磁通=210-6wb,试求铁芯的磁化率Xm.解做一个环路abcdaabcd分析：HB第13页/共35页14 例2 一细螺绕环，它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成，每厘米绕10匝。I=2A时，测得环内B为1.0T，则铁环的相对磁导率r为 (A)796 (B)398 (C)199 (D)63.3 第14页/共35页15例3 同轴电缆由一导体圆柱(半径为a)和同轴导体园管(内外半径为b
5、、c)构成，二者之间充满磁介质，电流I从导体圆柱流去，从导体管流回，求磁感应强度分布。解 电流轴向分布，磁力线为同心圆。选磁力线为积分环路对所有磁力线环路成立第15页/共35页16闭合环路包围的传导电流第16页/共35页17第17页/共35页18第18页/共35页19(1)起始磁化曲线(2)曲线 r 随H变化三、铁磁质1.铁磁质的磁化特性 B=H,=0r恒量,可以很大 H时,B,饱和Bs第19页/共35页20(3)磁滞回线 当温度高到某一特定温度值时,铁磁材料的所有特性消失而成为顺磁质,这一临界温度叫作居里点。铁磁质中 B 的变化总是落后于外加磁场 H 变化,即H=0时,B0的剩磁现象称为磁滞
6、现象。退掉剩磁需要矫顽力。磁滞回线说明铁磁质的B与H的关系是非线性的,与磁化历史有关.Br:剩磁 Hc:矫顽力第20页/共35页212.铁磁质的磁化机理 磁畴理论当 时，(1)磁畴 在磁介质内形成的一个个微小的自发磁化区域。在每个小区域内,原子磁矩排列整齐,取向相同,因而具有很强磁性。(2)磁畴理论磁畴取向杂乱无章,不显磁性.当 时，每个磁畴的磁矩都沿B0方向,宏观上显示很强的附加磁场。第21页/共35页22各种材料磁畴线度相差较大：磁畴体积约为10-6(mm)3，一个磁畴中约有10121015个原子。磁畴磁矩沿某个易磁化方向(direction of easy所有的磁畴为什么不形成一个磁化整
7、体呢？NSNS静磁能高交换能低NSSN静磁能低交换能高 矛盾因素协调平衡，才使铁磁体整体能量最低。从10-3m到10-6m，一般为10-410-5m，magnetization)排列。易磁化方向由晶体结构决定。第22页/共35页233.硬磁和软磁材料 硬磁材料（hard magnetic material）特点：磁滞损耗大，适合制作永久磁铁、碳钢、钨钢HHcBBBr 也大，磁芯（记忆元件）等。Hc大（102A/m），一般Hc 为104-106A/m，一般为103-104 G。磁滞回线“胖”，第23页/共35页24“矩磁材料”BBrHcH-Hc-BrBr-Br“0”“1”可作记忆元件第24页/共
8、35页25 软磁材料（soft magnetic material）Hc小（102A/m），磁滞回线“瘦”，磁滞损耗小，适于制作交流电磁铁、变压器铁芯等。纯铁、硅钢 HBHcBr 坡莫合金(Fe78%、Ni 22%)用于电子设备HBBrHc特点：一般约Hc 为1A/m。第25页/共35页263.居里点（Curie point）（自发磁化减弱）（磁畴瓦解，表现顺磁性）Tc是失去铁磁性的临界温度，称“居里点”。Fe：Tc=767Ni：Tc=357 Co：Tc=1117第26页/共35页274.磁致伸缩 磁致伸缩。长度相对改变约10-5量级，温下可达10-1；某些材料在低磁致伸缩有一定固有频率，化频
9、率和固有频率一致时，发生共振，当外磁场变可用于制作激振器、超声波发生器等。第27页/共35页28静电场与稳磁场比较静电场稳恒磁场场源静止电荷dq定常运动电荷稳定电流 Idl 场力静电力稳流导线互作用 运动电荷互作用电场强度E磁感应强度B库仑定律安培力定律典型场源 电偶极子圆电流 基本规律 物理量小结第28页/共35页29静电场稳恒磁场通量高斯定律真空中：介质中：真空中：介质中：电力线:有源有尾磁感应线:闭合线场本质有源场,无旋场有旋场,无源场全部电荷代数和自由电荷代数和第29页/共35页30静电场稳恒磁场场环流介质两种极化机制，多种磁化机制，束缚电荷，分子电流,介质中环流定理第30页/共35页31电场与磁场是统一体电荷相对静止电场电荷相对运动磁场 1.运动观点:静止是相对的,运动是绝对的,电磁场是统一体.运动电荷产生电磁场2.物质结构:导体和介质极化和磁化机制定 量 描 述对定理影响束缚电荷和分子电流极化强度和磁化强度介质方程第31页/共35页32精品课件！第32页/共35页33精品课件！第33页/共35页34作业:P313-6、7、8、9 第34页/共35页35感谢您的观看！第35页/共35页