物質(zhì)的磁性解析課件

1、物質(zhì)的磁性解析物質(zhì)的磁性解析 正如電介質(zhì)在電場中會被極化，磁介質(zhì)在磁場中也會被磁化。被磁化以后的磁介質(zhì)同樣會改變空間磁場的分布。順磁質(zhì)抗磁質(zhì)當(dāng)均勻磁介質(zhì)充滿磁場時（例如充滿螺線管），有r稱為相對磁導(dǎo)率。一、磁介質(zhì) 正如電介質(zhì)在電場中會被極化，磁介質(zhì)在磁場中也會被磁化 順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)對原磁場的影響并不大。但有一類磁介質(zhì)被磁化后產(chǎn)生的附加磁場要比原有的磁場強(qiáng)得多，r102-104，這種磁介質(zhì)稱作鐵磁質(zhì)。顯然有：順磁質(zhì)r1 抗磁質(zhì)r1磁介質(zhì)種類相對磁導(dǎo)率抗磁質(zhì)r1鐵磁質(zhì)r1汞(293K) 1-2.910-5銅(293K) 1-1.010-5氫(氣體) 1-3.9810-5鋁(293K) 1+1.65

2、10-5鉑(293K) 1+2610-5氧(氣體) 1+344.910-5純鐵 5103(最大值)硅鋼 7102(最大值)坡莫合金 1105(最大值) 順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)對原磁場的影響并不大。但有一類磁介質(zhì)被 介質(zhì)被磁化并在周圍激發(fā)附加磁場，其根源在于分子電流。電子繞原子核運(yùn)動等效于圓電流，電子繞核運(yùn)動的角動量為 等效電流:原子磁矩: 介質(zhì)被磁化并在周圍激發(fā)附加磁場，其根源在于分子電流。 根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論，構(gòu)成物質(zhì)的每一個原子相當(dāng)于一個小磁矩。 由于大部分分子是由多個原子結(jié)合而成，原子的磁矩疊加后，有些介質(zhì)的分子磁矩為零，稱作抗磁質(zhì)；有些介質(zhì)的分子磁矩不為零，稱作順磁質(zhì)。 根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論，構(gòu)成物

3、質(zhì)的每一個原子相當(dāng)于一個小磁1.順磁質(zhì) 磁介質(zhì)的分子磁矩不為零，在沒有外磁場時，由于分子的熱運(yùn)動，整個磁介質(zhì)的排列是雜亂無規(guī)則的。 在外磁場的作用下，分子磁矩沿磁場方向趨于一致，磁介質(zhì)被磁化。1.順磁質(zhì) 磁介質(zhì)的分子磁矩不為零，在沒有外磁場時，由 設(shè)分子由兩個磁矩相反的原子構(gòu)成，外磁場的作用使分子在磁場的反方向獲得一個增量。2.抗磁質(zhì) 設(shè)分子由兩個磁矩相反的原子構(gòu)成，外磁場的作用使分子在磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度：如何衡量磁介質(zhì)被磁化的程度(Am-1)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：: 相對磁導(dǎo)率。: 磁化率 (無單位)。磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度：如何衡量磁介質(zhì)被磁化的程度(Am-1)實(shí)在真空中：M0， r = 1， 。順磁質(zhì)： r

4、 1， ；抗磁質(zhì)： r 0 ，稱為磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率。 磁介質(zhì)中 B 與 H 同方向(各向同性均勻弱磁質(zhì))。 磁介質(zhì)中畢薩定律：M、H、B 間的關(guān)系說明 r 0 0 ，稱為例 如圖，同軸電纜：R1、R2 、R3；磁介質(zhì)：各相同性、 ；電流I沿圓柱導(dǎo)線向上均勻流去再由圓筒均勻流回。求H、B分布及介質(zhì)內(nèi)的M 。 解磁場分布為柱對稱。例 如圖，同軸電纜：R1、R2 、R3；磁介質(zhì)：各相同性、例 如圖，同軸電纜：R1、R2 、R3；磁介質(zhì)：各相同性、 ；電流I沿圓柱導(dǎo)線向上均勻流去再由圓筒均勻流回。求H、B分布及介質(zhì)內(nèi)的M 。 解磁場分布為柱對稱。例 如圖，同軸電纜：R1、R2 、R3；磁介質(zhì)：各相同性、

5、 磁介質(zhì)內(nèi)：(解畢)磁介質(zhì)內(nèi)：(解畢)有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：自由電流(傳導(dǎo)電流)I0i 分布磁介質(zhì)內(nèi)：(解畢)有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：自由電流(傳導(dǎo)電流)I0i 有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：自由電流(傳導(dǎo)電流)I0i 分布有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：自由電流(傳導(dǎo)電流)I0i 1.磁疇 鐵磁質(zhì)的相對磁導(dǎo)率要比其他磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率大的多。三、鐵磁質(zhì)1.磁疇 鐵磁質(zhì)的相對磁導(dǎo)率要比其他磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率 從現(xiàn)代物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來看，鐵磁質(zhì)內(nèi)電子自旋引起的相互作用非常強(qiáng)烈，在這種作用下，鐵磁質(zhì)內(nèi)部形成了一些微小的特殊區(qū)域，叫做磁疇。電子隧道掃描鏡下的磁疇 從現(xiàn)代物質(zhì)的原

6、子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來看，鐵磁質(zhì)內(nèi)電子自旋引起的 磁疇內(nèi)由于電子的自旋磁矩排列非常整齊，因此具有很強(qiáng)的磁性。 在沒有外磁場時，鐵磁質(zhì)內(nèi)各個磁疇的排列方向是無序的，鐵磁質(zhì)不呈現(xiàn)磁性。 在外磁場作用下，與磁場方向相同的磁疇將漸漸擴(kuò)大，與磁場方向相反的磁疇漸漸縮小，鐵磁質(zhì)呈現(xiàn)磁性。 磁疇內(nèi)由于電子的自旋磁矩排列非常整齊，因此具有很強(qiáng)的 當(dāng)外磁場大到一定程度時，所有磁疇的磁矩方向指向同一方向，這時鐵磁質(zhì)達(dá)到了磁飽和。 外磁場撤銷以后，在熱運(yùn)動的作用下磁疇難以恢復(fù)原狀，鐵磁質(zhì)具有剩磁。 鐵磁質(zhì)的磁化與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度升高到某一溫度時，鐵磁質(zhì)的鐵磁性消失成為順磁質(zhì)。這一溫度稱作居里溫度。這是由于隨著溫度的提高，鐵磁

7、質(zhì)的磁疇因分子的劇烈熱運(yùn)動而遭到破環(huán)。鐵的居里溫度為1043K。 當(dāng)外磁場大到一定程度時，所有磁疇的磁矩方向指向同一方2.磁化曲線 磁介質(zhì)的B-H曲線稱作磁介質(zhì)的磁化曲線。 鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率不再是常量，而是與磁場強(qiáng)度及磁化歷史有關(guān)的量。2.磁化曲線 磁介質(zhì)的B-H曲線稱作磁介質(zhì)的磁化曲線。3.磁滯回線 磁感強(qiáng)度的變化落后于磁場強(qiáng)度的變化，這種現(xiàn)象叫作磁滯現(xiàn)象。磁滯回線3.磁滯回線 磁感強(qiáng)度的變化落后于磁場強(qiáng)度的變化，這種4.磁性材料 磁性材料被廣泛用于電子電工設(shè)備和科學(xué)研究中硬磁材料硬磁材料的特點(diǎn)：剩磁和矯頑力大應(yīng)用：永磁體4.磁性材料 磁性材料被廣泛用于電子電工設(shè)備和科學(xué)研究軟磁材料軟磁材料的特點(diǎn)：相對磁導(dǎo)率和飽和磁感強(qiáng)度大，矯頑力較小。應(yīng)用：電磁鐵、變壓器電機(jī)等的鐵心軟磁材料軟磁材料的特點(diǎn)：相對磁導(dǎo)率和飽和磁感強(qiáng)度大，矯頑力較矩磁鐵氧體材料矩磁材料的特點(diǎn)：相對磁導(dǎo)率和電阻率大，矯頑力和剩磁較大。應(yīng)用：利用正、反兩個穩(wěn)定狀態(tài)代表0和1，可作為二進(jìn)制記憶元件。矩磁鐵氧體材料矩磁材料的特點(diǎn)：相對磁導(dǎo)率和電阻率大，矯頑力和 計(jì)算機(jī)硬盤就是以鐵氧體作為磁性記