67介質(zhì)的磁化、磁場強度和鐵磁質(zhì)2

1、介質(zhì)的磁化1 6-7 磁介質(zhì) 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化B0傳導(dǎo)電流在真空中的磁場B介質(zhì)中的合磁場B介質(zhì)磁化所產(chǎn)生的附加磁場=B0BB+傳導(dǎo)電流產(chǎn)生與介質(zhì)有關(guān)的電流產(chǎn)生2順磁質(zhì):抗磁質(zhì):鐵磁質(zhì):錳、鉻、鉑、氮水銀、銅、硫、氫、金鐵、鎳、鈷、鐵氧體一、磁介質(zhì)的分類一、磁介質(zhì)的分類相對磁導(dǎo)率：=B0BB+B Bo , r 1B Bo , r Bo , r 13NSBNS順磁質(zhì)磁化后試件的極性介質(zhì)磁性的實驗測定介質(zhì)磁性的實驗測定B非均勻磁場非均勻磁場非均勻磁場非均勻磁場順磁質(zhì)試件向右擺動圓柱形試件圓柱形試件圓柱形試件圓柱形試件圓柱形試件 懸絲 懸絲 懸絲 懸絲 懸絲4NSBNS順磁質(zhì)磁化后試件的極性介質(zhì)磁

2、性的實驗測定介質(zhì)磁性的實驗測定B順磁質(zhì)試件向右擺動5抗磁質(zhì)磁化后試件的極性介質(zhì)磁性的實驗測定介質(zhì)磁性的實驗測定NSBBNS6B介質(zhì)磁性的實驗測定介質(zhì)磁性的實驗測定NS抗磁質(zhì)試件向左擺動抗磁質(zhì)磁化后試件的極性BNS7 近代科學(xué)實踐證明，組成分子或原子中的電子，不僅存在繞原子核的軌道運動，還存在自旋運動。這兩種運動都能產(chǎn)生磁效應(yīng)。把分子或原子看作一個整體，分子或原子中各電子對外產(chǎn)生磁效應(yīng)的總和，可等效于一個圓電流，稱為“分子電流”。分子電流的磁矩稱為“分子磁矩”表示為pm 。+-Pm分子磁矩 二、順磁質(zhì)及其磁化8順磁質(zhì)分子的固有磁矩(分子電流）無外磁場作用時，由于分子的熱運動，分子磁矩取向各不相同

3、,整個介質(zhì)不顯磁性。ePm 二、順磁質(zhì)及其磁化分子磁矩即：=Pm0不為零，9MpmB=+B0PmM 有外磁場時，分子磁矩要受到一個力矩的作用。MB0這一力矩使分子磁矩轉(zhuǎn)向外磁場的方向B Bo10三、抗磁質(zhì)的磁化抗磁質(zhì)分子的固有磁矩為零。 Pm=0 在外磁場B0中電子軌道運動的平面在磁場中會發(fā)生進(jìn)動，從而產(chǎn)生一個附加磁場Pm，Pm的方向與B0的方向相反，結(jié)果在磁體內(nèi)激發(fā)一個和外磁場方向相反的附加磁場。B0外磁場epmLMpm附加磁矩方向進(jìn)動方向B Bo即分子中所有電子自旋磁矩和軌道磁矩的矢量和為011四、磁化強度和磁化電流：=pmMVpm+對于順磁質(zhì)pmpm0抗磁質(zhì)m0BoM=H+oHmo=H+

4、oHm=+o1()r+1m=令：Bo=Hr=Hr相對磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率17=N IN匝數(shù):() 例題1一環(huán)形螺線管，管內(nèi)充滿磁導(dǎo)率為，相對磁導(dǎo)率為r的順磁質(zhì)。環(huán)的橫截面半徑遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑。求：環(huán)內(nèi)的磁場強度和磁感應(yīng)強度得：H=r2N IHldl.=r2H=nIB=mHmrm0nI=r解:18.Hldl=r2H=2rIR2 例題2一無限長載流圓柱體，通有電流I ，設(shè)電流 I 均勻分布在整個橫截面上。柱體的磁導(dǎo)率為，柱外真空。求：柱內(nèi)外各區(qū)域的磁場強度和磁感應(yīng)強度。B=R2Ir2H=R2Ir2得：=IIIH0RrRr2.B=r2I020鐵磁質(zhì)216-8 鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)B0B鐵、鎳、鈷、鐵氧體B=H 對于順

5、磁質(zhì)與抗磁質(zhì)，B與H有線性關(guān)系， 對于鐵磁質(zhì)，B 與H之間的關(guān)系比較復(fù)雜，為一常量。即：磁導(dǎo)率不是一個常量。磁導(dǎo)率 由實驗所測定的 B 與 H 之間的關(guān)系曲線,稱為磁化特性曲線。一、鐵磁質(zhì)及其磁化22OBHACDB.EF.HCBs.BrHs.初始磁化曲線Br剩 磁.HsBs. 飽和磁感應(yīng)強度矯頑力HC磁滯回線23二、磁 疇 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，形成自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。這些區(qū)域稱為“磁疇”. 用磁疇理論可以解釋鐵磁質(zhì)的磁化過程、磁滯現(xiàn)象、磁滯損耗。單晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖 多晶磁疇結(jié)

6、構(gòu)示意圖 24鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H25鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H26鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H27鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H28鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H29鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H30鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H31鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H32鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H33鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H34鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H35鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H36鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H37鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H38鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H39鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H40鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H41鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H42鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H43鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H44鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H45鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H46鐵磁質(zhì)單晶體磁

7、化過程H47鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H48鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H49鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H50鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H51鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H52鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H53鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H54鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H55鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H56鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H57鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H58鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H59鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H60鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H61鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H62鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H63鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H64鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H65鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H66鐵磁質(zhì)單晶體磁化過程H67 3. 有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。鐵磁質(zhì)的特性： 1. 磁導(dǎo)率不是一個常量,B 和H 不是線性關(guān)系。 2. 有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時可以使磁場增 強102 104倍。 4.溫度超過居里點時，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì).68*三、磁滯損耗 在交變電磁場中，鐵磁質(zhì)的反復(fù)磁化，將引起介質(zhì)的發(fā)熱，稱為磁滯損耗。 實驗和理論都可以證明，磁滯損耗和磁質(zhì)回線所包圍的面積成正比。BH69*四、磁性材料：軟磁材料 應(yīng)用：硅鋼片，作變壓器、電機(jī)、電磁鐵的鐵芯。鐵氧體（非金屬）作高頻線圈的磁芯材料。BH 特點：磁導(dǎo)率大，矯頑力小，容易磁化也容易退磁。磁滯回線包圍面積小，磁滯損耗小。7