4-2磁介質(zhì)ppt課件

1、1磁介質(zhì)磁介質(zhì) (研究方法與電介質(zhì)類比）研究方法與電介質(zhì)類比） 磁場磁場 磁介質(zhì)磁介質(zhì) 磁化磁化 后果影響外場后果影響外場000BMIn場對介質(zhì)的作用和介質(zhì)的磁化互相影響、互相場對介質(zhì)的作用和介質(zhì)的磁化互相影響、互相 制約制約 n研究方法研究方法 n磁荷觀點磁荷觀點 n分子環(huán)流分子環(huán)流 以此觀點討論以此觀點討論n物質(zhì)的磁性起源于原子的磁性物質(zhì)的磁性起源于原子的磁性n原子磁性原子磁性 量子力學量子力學n嚴格的磁學理論必須建立在量子力學基礎上嚴格的磁學理論必須建立在量子力學基礎上 2磁性、磁介質(zhì)、磁化磁性、磁介質(zhì)、磁化 磁性：磁性： 物質(zhì)的基本屬性之一，即物質(zhì)的磁學特性物質(zhì)的基本屬性之一，即物質(zhì)的

2、磁學特性 吸鐵石吸鐵石天然磁體天然磁體 具有強磁性具有強磁性 多數(shù)物質(zhì)一般情況下沒有明顯的磁性多數(shù)物質(zhì)一般情況下沒有明顯的磁性磁介質(zhì)（磁介質(zhì)（magnetic medium）：）： 對磁場有一定響應對磁場有一定響應, ,并能反過來影響磁場的物質(zhì)并能反過來影響磁場的物質(zhì) 一般物質(zhì)在較強磁場的作用下都顯示出一定程度的磁性，即都能對磁場的一般物質(zhì)在較強磁場的作用下都顯示出一定程度的磁性，即都能對磁場的作用有所響應，所以都是磁介質(zhì)作用有所響應，所以都是磁介質(zhì) 磁化（磁化（magnetization） 在外磁場的作用下，原來沒有磁性的物質(zhì)，變得具有磁性，簡稱磁化。磁在外磁場的作用下，原來沒有磁性的物質(zhì)，

3、變得具有磁性，簡稱磁化。磁介質(zhì)被磁化后，會產(chǎn)生附加磁場，從而改變原來空間磁場的分布介質(zhì)被磁化后，會產(chǎn)生附加磁場，從而改變原來空間磁場的分布 3“分子電流分子電流”模型模型問題的提出問題的提出 為什么物質(zhì)對磁場有響應為什么物質(zhì)對磁場有響應? ? 為什么不同類型的物質(zhì)對磁場有不同的響應為什么不同類型的物質(zhì)對磁場有不同的響應, ,即具有不同的磁性？即具有不同的磁性？ 與物質(zhì)內(nèi)部的電磁結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系與物質(zhì)內(nèi)部的電磁結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系分子電流分子電流 安培的大膽假設安培的大膽假設 磁介質(zhì)的磁介質(zhì)的“分子分子”相當于一個環(huán)形電流，是電荷的某種運動形成的，它相當于一個環(huán)形電流，是電荷的某種運動形成的，它

4、沒有像導體中電流所受的阻力，分子的環(huán)形電流具有磁矩沒有像導體中電流所受的阻力，分子的環(huán)形電流具有磁矩分子磁矩，分子磁矩，在外磁場的作用下可以自由地改變方向在外磁場的作用下可以自由地改變方向 4假設的重要性假設的重要性 把種種磁相互作用歸結(jié)為電流把種種磁相互作用歸結(jié)為電流電流相互作用，建立了安培定律電流相互作用，建立了安培定律磁作磁作用理論用理論 以以“分子電流分子電流”模型取代磁荷模型，從根本上揭示了物質(zhì)極化與磁化的內(nèi)在模型取代磁荷模型，從根本上揭示了物質(zhì)極化與磁化的內(nèi)在聯(lián)系聯(lián)系其實其實在安培時代，對于物質(zhì)的分子、原子結(jié)構(gòu)的認識還很膚淺，電子尚未發(fā)在安培時代，對于物質(zhì)的分子、原子結(jié)構(gòu)的認識還很

5、膚淺，電子尚未發(fā)現(xiàn)，所謂現(xiàn)，所謂“分子分子”泛指介質(zhì)的微觀基本單元泛指介質(zhì)的微觀基本單元 5“磁荷磁荷”模型要點模型要點 磁荷有正、負，同號相斥，異號相吸磁荷有正、負，同號相斥，異號相吸磁荷遵循磁的庫侖定律（類似于電庫侖定律）磁荷遵循磁的庫侖定律（類似于電庫侖定律） 定義磁場強度定義磁場強度 H H為單位點磁荷所受的磁場力為單位點磁荷所受的磁場力 把磁介質(zhì)分子看作磁偶極子把磁介質(zhì)分子看作磁偶極子 認為磁化是大量分子磁偶極子規(guī)則取向使正、負磁荷聚集兩端的過程，磁體認為磁化是大量分子磁偶極子規(guī)則取向使正、負磁荷聚集兩端的過程，磁體間的作用源于其中的磁荷間的作用源于其中的磁荷 但沒有單獨的磁極存在但

6、沒有單獨的磁極存在？6現(xiàn)代的觀點現(xiàn)代的觀點 分子磁矩分子磁矩 m分子分子= ml+ ms （矢量和矢量和） 軌道磁矩軌道磁矩ml ：由原子內(nèi)各電子繞原子核的軌道運動決定：由原子內(nèi)各電子繞原子核的軌道運動決定 自旋磁矩自旋磁矩ms ：由核外各電子的自旋的運動決定：由核外各電子的自旋的運動決定所謂磁化：所謂磁化： 就是在外磁場作用下大量分子電流混亂分布（無序）就是在外磁場作用下大量分子電流混亂分布（無序） 整齊排列（有整齊排列（有序）序） 每一個分子電流提供一個分子磁矩每一個分子電流提供一個分子磁矩m分子分子 磁化了的介質(zhì)內(nèi)分子磁矩矢量和磁化了的介質(zhì)內(nèi)分子磁矩矢量和 m分子分子 0 分子磁矩的整齊

7、排列貢獻宏觀上的磁化電流分子磁矩的整齊排列貢獻宏觀上的磁化電流I I （雖然不同的磁介質(zhì)的磁（雖然不同的磁介質(zhì)的磁化機制不同）化機制不同）7磁化的描繪磁化的描繪 磁化強度矢量磁化強度矢量 M 為了描述磁介質(zhì)的磁化狀態(tài)（磁化方向和強度），引入磁化強度矢量為了描述磁介質(zhì)的磁化狀態(tài)（磁化方向和強度），引入磁化強度矢量M的概念的概念 磁化后在介質(zhì)內(nèi)部任取一宏觀體元，體元內(nèi)的分子磁矩的矢量和磁化后在介質(zhì)內(nèi)部任取一宏觀體元，體元內(nèi)的分子磁矩的矢量和 m分子分子 0 磁化程度越高，矢量和的值也越大磁化程度越高，矢量和的值也越大 M:單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和 Vm分分子子M8磁化電

8、流磁化電流 介質(zhì)對磁場作用的響應介質(zhì)對磁場作用的響應產(chǎn)生磁化電流產(chǎn)生磁化電流磁化電流不能傳導，束縛在介質(zhì)內(nèi)部，也叫束縛電磁化電流不能傳導，束縛在介質(zhì)內(nèi)部，也叫束縛電流。流。它也能產(chǎn)生磁場，滿足畢奧它也能產(chǎn)生磁場，滿足畢奧- -薩伐爾定律，可以產(chǎn)薩伐爾定律，可以產(chǎn)生附加場生附加場B附加場反過來要影響原來空間的磁場分布。附加場反過來要影響原來空間的磁場分布。各向同性的磁介質(zhì)只有介質(zhì)表面處，分子電流未被各向同性的磁介質(zhì)只有介質(zhì)表面處，分子電流未被抵銷，形成磁化電流抵銷，形成磁化電流9磁化電流與傳導電流磁化電流與傳導電流傳導電流傳導電流 載流子的定向流動，是電荷遷移的結(jié)果，產(chǎn)生焦耳熱，產(chǎn)生磁場，遵從載

9、流子的定向流動，是電荷遷移的結(jié)果，產(chǎn)生焦耳熱，產(chǎn)生磁場，遵從電流產(chǎn)生磁場規(guī)律電流產(chǎn)生磁場規(guī)律 磁化電流磁化電流 磁介質(zhì)受到磁場作用后被磁化的后果，是大量分子電流疊加形成的在宏磁介質(zhì)受到磁場作用后被磁化的后果，是大量分子電流疊加形成的在宏觀范圍內(nèi)流動的電流，是大量分子電流統(tǒng)計平均的宏觀效果觀范圍內(nèi)流動的電流，是大量分子電流統(tǒng)計平均的宏觀效果 相同之處：同樣可以產(chǎn)生磁場，遵從電流產(chǎn)生磁場規(guī)律相同之處：同樣可以產(chǎn)生磁場，遵從電流產(chǎn)生磁場規(guī)律 不同之處：電子都被限制在分子范圍內(nèi)運動，與因電荷的宏觀遷移引起的傳不同之處：電子都被限制在分子范圍內(nèi)運動，與因電荷的宏觀遷移引起的傳導電流不同；分子電流運行無阻

10、力，即無熱效應導電流不同；分子電流運行無阻力，即無熱效應 10磁化的后果磁化的后果三者從不同角度定量地描繪同一物理現(xiàn)象三者從不同角度定量地描繪同一物理現(xiàn)象 磁化，之間必有聯(lián)系，這些關(guān)系磁化，之間必有聯(lián)系，這些關(guān)系磁介質(zhì)磁化遵循的規(guī)律磁介質(zhì)磁化遵循的規(guī)律描描繪繪磁磁化化0BBBIM11磁化強度矢量磁化強度矢量M與磁化電流與磁化電流I關(guān)系關(guān)系 磁化強度矢量磁化強度矢量M沿任意閉合回路沿任意閉合回路L的積分等于通過以的積分等于通過以L為周界的曲面為周界的曲面S的的磁化電流的代數(shù)和，即磁化電流的代數(shù)和，即LLIldM內(nèi)通過以通過以L為界為界S面內(nèi)面內(nèi)全部分子電流的代數(shù)全部分子電流的代數(shù)和和12證明證明

11、 把每一個宏觀體積內(nèi)的分子看成是完全一樣的電流環(huán)即用把每一個宏觀體積內(nèi)的分子看成是完全一樣的電流環(huán)即用平均分子磁矩代替每一個分子的真實磁矩平均分子磁矩代替每一個分子的真實磁矩 aIm分子n設單位體積內(nèi)的分子環(huán)流數(shù)為設單位體積內(nèi)的分子環(huán)流數(shù)為n，則單位體積則單位體積內(nèi)分子磁矩總和為內(nèi)分子磁矩總和為 ManIm分子n設想在磁介質(zhì)中劃出任意宏觀面設想在磁介質(zhì)中劃出任意宏觀面S來考察：令其周界線為來考察：令其周界線為L，則介質(zhì)中的分子環(huán)，則介質(zhì)中的分子環(huán)流分為三類流分為三類 13不與不與S相交相交A 整個為整個為S所切割，即分子電所切割，即分子電 流與流與S相交兩次相交兩次B被被L穿過的分子電流，即與

12、穿過的分子電流，即與 S相交一次相交一次CA與與B對對S面面 總電流無貢獻，總電流無貢獻，只有只有C有貢獻有貢獻 n在在L上取一線元上取一線元, ,以以dl為軸線，為軸線，a為底，作一圓柱體為底，作一圓柱體n體積為體積為 V=adlcos ，凡是中心處在，凡是中心處在 V內(nèi)的分子環(huán)流內(nèi)的分子環(huán)流 都為都為dl所穿過所穿過 ， V內(nèi)共有分子數(shù)內(nèi)共有分子數(shù)l dannadlVnNcosnN個分子總貢獻個分子總貢獻 l dMl danIINI14沿閉合回路沿閉合回路L L積分得普遍關(guān)系積分得普遍關(guān)系jm：磁化電流密度磁化電流密度 表示單位時間通過單位垂直面積的磁化電流表示單位時間通過單位垂直面積的磁

13、化電流 均勻磁化均勻磁化：M為常數(shù)為常數(shù) ， M=0， jm=0，介質(zhì)內(nèi)部沒有磁化電流，磁化電流只分布介質(zhì)內(nèi)部沒有磁化電流，磁化電流只分布在介質(zhì)表面在介質(zhì)表面LLIldM內(nèi)通過以通過以L為界為界S面面內(nèi)全部分子電流的內(nèi)全部分子電流的代數(shù)和代數(shù)和SdjSdMSmS)(mjM積分形積分形式式微分形式微分形式15M與介質(zhì)表面磁化電流的關(guān)系與介質(zhì)表面磁化電流的關(guān)系 證明證明 在介質(zhì)表面取閉合回路在介質(zhì)表面取閉合回路 穿過回路的磁化電流穿過回路的磁化電流 iMinMt或或面磁化電流密度面磁化電流密度 liI Laddccbbal dMl dMl dMl dMldMbatdlMbc、da1，其數(shù)量級為，其

14、數(shù)量級為102106以上以上 當當M與與H無單值關(guān)系時，不再引用無單值關(guān)系時，不再引用 m、 的概念了的概念了 地位和作用類似于地位和作用類似于 e 23電介質(zhì)中的電介質(zhì)中的高斯定理高斯定理磁介質(zhì)中的磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理01()iSSE dSqq000LLLB dlIIl dMIl dBLLL 00 LLIl dMB)(0 0BHM LLIl dH00011SSSE dSqP dS0()SSE P dSq0DEP VeSdVSdD 240(1)eDE 0rDEE 稱為相對電容率稱為相對電容率或相對介電常量或相對介電常量r之間的關(guān)系之間的關(guān)系PDE、 、(1)re0ePE HMm

15、之之間的關(guān)系間的關(guān)系M,H,B0BHM0DEPH)(Bm 10)(mr 1HHBr 0r 稱為相對磁導率稱為相對磁導率r 0 磁導率磁導率25例例1 一環(huán)形螺線管，管內(nèi)充滿磁導率為一環(huán)形螺線管，管內(nèi)充滿磁導率為，相對磁導率為，相對磁導率為r的順磁質(zhì)。環(huán)的橫截面的順磁質(zhì)。環(huán)的橫截面半徑遠小于環(huán)的半徑。單位長度上的導線匝數(shù)為半徑遠小于環(huán)的半徑。單位長度上的導線匝數(shù)為n。 求：環(huán)內(nèi)的磁場強度和磁感應強度求：環(huán)內(nèi)的磁場強度和磁感應強度rHl dHL 2 NI rNIH 2 nI HHBr 0 rO解：解：26例例2 一無限長載流圓柱體，通有電流一無限長載流圓柱體，通有電流I ，設電流，設電流 I 均勻

16、分布在整個橫截面上。均勻分布在整個橫截面上。柱體的磁導率為柱體的磁導率為，柱外為真空。，柱外為真空。求：柱內(nèi)外各區(qū)域的磁場強度和磁感應強度。求：柱內(nèi)外各區(qū)域的磁場強度和磁感應強度。解：解：IR0 I rH Rr rHl dHL 2 I IRr22 22 RIrH 22 RIrB 27在分界面上在分界面上H 連續(xù)連續(xù), B 不連續(xù)不連續(xù)Rr IrH 2rIH 2 rIB 20 IR0 Hr HRrRI 2OBRrRI 2ORI 2028練習練習 一磁導率為一磁導率為 1的無限長圓柱形直導線，半徑為的無限長圓柱形直導線，半徑為 R1，其中均勻地通有電流，其中均勻地通有電流 I 。在導線外包一層磁導

17、率為。在導線外包一層磁導率為 2 的圓柱形不導電的磁介質(zhì)，其外半徑為的圓柱形不導電的磁介質(zhì)，其外半徑為 R2，如圖所，如圖所示。求磁場強度和磁感應強度的分布。示。求磁場強度和磁感應強度的分布。 2 1IR2R129解：由安培環(huán)路定律解：由安培環(huán)路定律 iLIl dH iIrH 2 2 1IR2R11Rr 212 RIrH 2112 RIrB 21RrR rIH 2 rIB 22 2rRrIH 2 rIB 20 30無限長直電流的磁場無限長直電流的磁場圓電流中心的磁場圓電流中心的磁場長螺線管電流中部的磁場長螺線管電流中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場aIH 21RNIH2 n

18、IH nIH 無限大均勻磁介質(zhì)中磁場的畢無限大均勻磁介質(zhì)中磁場的畢-沙伐定律沙伐定律34rrlIdBd llrrlIdBdB3431 0Il dHL0 l dEL 0qSdDS0 SdBS DEHB EBDH 1 32各種磁介質(zhì)各種磁介質(zhì)磁介質(zhì)分類磁介質(zhì)分類 弱磁性：順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)弱磁性：順磁質(zhì)、抗磁質(zhì) 強磁性：鐵磁質(zhì)強磁性：鐵磁質(zhì)一般有兩類分子一般有兩類分子 無外場無外場 有外場有外場 分子磁矩分子磁矩 m分子分子= ml+ ms0 m分子分子=0 m分子分子 0 分子磁矩分子磁矩 m分子分子= ml+ ms 0 m分子分子=0 m分子分子 0順順磁磁質(zhì)質(zhì)的磁化的磁化 分子在外磁場作用下趨向

19、于外磁場排列分子在外磁場作用下趨向于外磁場排列 熱運動與磁場作用相抵抗熱運動與磁場作用相抵抗 抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)順磁質(zhì)順磁質(zhì)33抗磁質(zhì)抗磁質(zhì) 抗磁質(zhì)分子的固有磁矩抗磁質(zhì)分子的固有磁矩m分子分子= ml+ ms0不存在由非零的分子固有磁矩規(guī)則取向引起的順磁效應。磁性來源？不存在由非零的分子固有磁矩規(guī)則取向引起的順磁效應。磁性來源？ 抗磁質(zhì)磁性起源于電子軌道運動在外磁場下的變化抗磁質(zhì)磁性起源于電子軌道運動在外磁場下的變化 電子軌道運動為什么會變化？原因：在外磁場下受洛倫茲力電子軌道運動為什么會變化？原因：在外磁場下受洛倫茲力 34分子磁矩的由來分子磁矩的由來 在原子或分子內(nèi)，一般不止有一個電子在原子或分

20、子內(nèi)，一般不止有一個電子 分子磁矩：所有電子的軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和分子磁矩：所有電子的軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和m分子分子= ml+ ms0 電子軌道磁矩電子軌道磁矩nmiSl22erevTei222leLerem mL 與與角動量方向相反角動量方向相反n電子自旋磁矩電子自旋磁矩SmmeSn若所有電子的總角動量（含軌道和自旋）為零，抗磁若所有電子的總角動量（含軌道和自旋）為零，抗磁n所有電子的總角動量（含軌道和自旋）不為零所有電子的總角動量（含軌道和自旋）不為零 ，順磁，順磁 35外磁場對電子軌道運動的影響外磁場對電子軌道運動的影響外磁場作用在一個抗磁原子上，考慮電子的軌道運動外磁場作用

21、在一個抗磁原子上，考慮電子的軌道運動( (設電子角速度平行于外磁場設電子角速度平行于外磁場) ) 求無外磁場時的角速度求無外磁場時的角速度 0(電子只受庫侖力）電子只受庫侖力）n加外磁場加外磁場B0，電子受庫侖力、洛倫茲力（指向中心），假設軌道的半徑不變（相，電子受庫侖力、洛倫茲力（指向中心），假設軌道的半徑不變（相當于定態(tài)假設），設洛倫茲力遠小于庫侖力當于定態(tài)假設），設洛倫茲力遠小于庫侖力rmrZe202024213020)4(mrZermrBerZe20202400,0202236rmrmrBerBerZe02000020224洛倫茲力遠小于洛倫茲力遠小于庫侖力，高階無庫侖力，高階無窮小，

22、略窮小，略meB20n考慮電子角速度反平行于外磁場，有同樣結(jié)論，考慮電子角速度反平行于外磁場，有同樣結(jié)論，的方向的方向總是總是與外磁場與外磁場B0相同相同 n電子角速度改變將引起電子磁矩改變電子角速度改變將引起電子磁矩改變 022242Bmmreer總是與外磁場總是與外磁場方向相反（抗方向相反（抗磁）磁）37抗磁性是一切磁介質(zhì)共同具有的特性?？勾判允且磺写沤橘|(zhì)共同具有的特性。在順磁質(zhì)中也有抗磁性，只是由于其固有磁矩的取向效應（增強磁場）在順磁質(zhì)中也有抗磁性，只是由于其固有磁矩的取向效應（增強磁場）比抗磁效應大得多，因此整體表現(xiàn)為順磁（增強磁場）比抗磁效應大得多，因此整體表現(xiàn)為順磁（增強磁場）順

23、磁質(zhì)和抗磁質(zhì)都是弱磁質(zhì)！順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)都是弱磁質(zhì)！38測量磁滯回線的實驗裝置測量磁滯回線的實驗裝置05 101520A測量測量H測量測量B 的探頭的探頭（霍爾元件）（霍爾元件）電阻電阻電流表電流表螺繞環(huán)螺繞環(huán)鐵環(huán)鐵環(huán)狹縫狹縫換換向向開開關(guān)關(guān)3 3 鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律391、磁化曲線磁化曲線RNIH 2 磁強計磁強計測量測量B,如用感應電動勢如用感應電動勢測量測量或用小線圈在縫口處測量；或用小線圈在縫口處測量；Hr HBor 由由 得出得出 曲線曲線鐵磁質(zhì)的鐵磁質(zhì)的 不一定是個常數(shù)，不一定是個常數(shù)，它是它是 的函數(shù)的函數(shù)Hr 原理原理: 勵磁電流勵磁電流 I; 用安培定

24、理得用安培定理得HHr HBHr,B 0510 1520A40BsbHBHo.1.2.c a.初始磁化曲線初始磁化曲線BssBsH.rr.ccc.dsBc.re磁磁 滯滯 回回 線線磁滯現(xiàn)象：磁滯現(xiàn)象：B 滯后于滯后于 H 的變化的變化2、磁滯回線磁滯回線41初始磁初始磁化曲線化曲線a.bcdBOH.SBSHe.rB fCHSB .SH 矯頑力矯頑力CH 飽和磁感應強度飽和磁感應強度磁滯回線磁滯回線剩剩 磁磁rB42HBcHcH rBSBB的變化落后于的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應。每，從而具有剩磁，即磁滯效應。每個個H對應不同的對應不同的B與磁化的歷史有關(guān)。與磁化的歷史有關(guān)。磁滯回

25、線磁滯回線-不可逆過程不可逆過程在交變電流的勵磁下反復磁化使其溫度升高的在交變電流的勵磁下反復磁化使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。43 （1）根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強的）根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強的“交換耦合作交換耦合作用用”，使得在無外磁場作用時，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列，形，使得在無外磁場作用時，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。成自發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。 這些區(qū)域稱為這些區(qū)域稱為“磁疇磁疇”多晶磁疇結(jié)構(gòu)多晶磁疇結(jié)構(gòu) 示意圖示意

26、圖二、二、磁疇結(jié)構(gòu)磁疇結(jié)構(gòu)44（2）在外磁場作用下，磁疇發(fā)生變化。分兩步：）在外磁場作用下，磁疇發(fā)生變化。分兩步：A 外磁場較弱時，凡磁矩方向與外磁場相同或相近的磁疇都要擴大（疇壁外磁場較弱時，凡磁矩方向與外磁場相同或相近的磁疇都要擴大（疇壁向外移動）。向外移動）。B 外磁場較強時，每個磁疇的磁矩方向都程度不同地向外磁場方向靠攏（外磁場較強時，每個磁疇的磁矩方向都程度不同地向外磁場方向靠攏（即取向）。即取向）。 外磁場越強，取向作用也越強。外磁場越強，取向作用也越強。此上兩種變化都導致單位物理小體積內(nèi)磁矩矢量和（即磁化強度此上兩種變化都導致單位物理小體積內(nèi)磁矩矢量和（即磁化強度M從零逐漸從零逐

27、漸增大，其方向與外場相同。外磁場越強，增大，其方向與外場相同。外磁場越強， M也越強，這便是起始磁化曲線也越強，這便是起始磁化曲線的成因。的成因。45當再加外磁場時，當再加外磁場時， M不再增加，磁化達到飽和。不再增加，磁化達到飽和。（3） 疇壁的外移及磁疇磁矩的取向是不可逆的，疇壁的外移及磁疇磁矩的取向是不可逆的， 當外磁場減弱或消失時磁疇當外磁場減弱或消失時磁疇不按原來變化規(guī)律逆著退回原狀。這解釋了磁滯的原因。不按原來變化規(guī)律逆著退回原狀。這解釋了磁滯的原因。（4）既然磁疇起因于電子自旋磁矩的自發(fā)有序排列，而熱運動是有序排列的破）既然磁疇起因于電子自旋磁矩的自發(fā)有序排列，而熱運動是有序排列

28、的破壞者，因而當溫度高于某一臨界時，磁疇就不復存在，鐵磁質(zhì)就變?yōu)槠胀槾艍恼?，因而當溫度高于某一臨界時，磁疇就不復存在，鐵磁質(zhì)就變?yōu)槠胀槾刨|(zhì)。這一臨界溫度叫居里點。質(zhì)。這一臨界溫度叫居里點。46把一塊有剩磁的鐵磁質(zhì)加熱至居里點以上再冷卻，其剩磁會完全消失。把一塊有剩磁的鐵磁質(zhì)加熱至居里點以上再冷卻，其剩磁會完全消失。順磁性順磁性 來自分子的固有磁矩。來自分子的固有磁矩?？勾判钥勾判?起因于電子的軌道運動在外磁場作用的變化。起因于電子的軌道運動在外磁場作用的變化。鐵磁性鐵磁性 起因于電子自旋磁矩的自發(fā)有序排列。起因于電子自旋磁矩的自發(fā)有序排列。例如，鐵的居里點是例如，鐵的居里點是1043K。4

29、7顯示磁疇結(jié)構(gòu)的鐵粉圖形顯示磁疇結(jié)構(gòu)的鐵粉圖形48純鐵純鐵硅鐵硅鐵鈷鈷三種鐵磁性物質(zhì)的磁疇三種鐵磁性物質(zhì)的磁疇49Si-Fe單晶單晶( (001) )面的面的磁疇結(jié)構(gòu)磁疇結(jié)構(gòu)箭頭表示箭頭表示磁化方向磁化方向503. 有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。鐵磁質(zhì)的特性鐵磁質(zhì)的特性2. 有很大的磁導率。有很大的磁導率。 放入線圈中時可以使磁場增強放入線圈中時可以使磁場增強102 104倍。倍。4.溫度超過居里點時，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。溫度超過居里點時，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。1. 磁導率磁導率不是一個常量，它的值不僅決定于原線不是一個常量，它的值不僅決定于原線 圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)

30、樣品磁化的歷史。圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。 B 和和H 不是線性關(guān)系。不是線性關(guān)系。51三三 鐵磁質(zhì)的應用鐵磁質(zhì)的應用軟磁材料作變壓器的。軟磁材料作變壓器的。純鐵，硅鋼坡莫合金純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。，鐵氧體等。 r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應強度大，大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應強度大，矯頑力矯頑力(Hc)小，小，磁滯回線的面積窄而長，損耗小（磁滯回線的面積窄而長，損耗?。℉dB面積?。?。面積?。?。還用于繼電器、電機、以及各種高頻電磁元件的磁芯、磁棒。還用于繼電器、電機、以及各種高頻電磁元件的磁芯、磁棒。HBcH cH(1)軟磁材料軟磁材料52(2)硬磁材料硬磁材料作永久磁鐵作永久磁鐵鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金(3)矩磁材料矩磁材料作存儲元件作存儲元件Br=BS ，Hc不大，磁滯回線是矩形。不大，磁滯回線是矩形。用