15.5磁场中的磁介质精品文档21页

介 : 质 L H d l 中 I i
安培环路 定理
•各向同性线性磁介质
得


B0rH
令 0r ─ 磁导率

则有 BH
B rB0
对比各向同性线性 电介质

D0rE
0r

DE

E
E0
r
例1 一充满均匀磁介质的密绕细螺绕环，
n 13 匝 0 / I 2 米 安 5 1 4 0 特 米 /安
回答P129, 4
硬磁材料：
B
o
H
损耗小(面积窄而长)、HC 较小、 损耗大(面积宽而大)、 HC较大
易磁化，易退磁
不易磁化，不易退磁
可作变压器、电机、
适用于做永久磁铁
电磁铁的铁芯
（耳机中的永久磁铁，永磁扬声器）
复习：
1 磁力矩： M p m B 磁矩：或 p m p m I S n dS I n
m自
(m自)
m自
说明：
1º当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化就 达到饱和状态。饱和磁化强度MS等于每个磁畴中 原来的磁化强度，该值很大。
——这就是铁磁质磁性 r大的原因。
2º磁滞 现象是由于材料有杂质和内应力等的作用， 当撤掉外磁场 H 时，磁畴的畴壁很难恢复到原来的 形状,使得B≠0。
d
b IS c顺
I ∑∑IsII难is——以为环测环路量路所所包包围围的的磁传化实 导电电流流，验 B rB 得 0 i
磁 质

代 真 入 中 空 安培 B o环 d l0路 Ii 定
LB r 令 dH l B 0 ,IH i称 磁L L B 场 ,则 d l 强 度 0r Ii r0
● 均匀磁场中的平面载流线圈只有转动无平动
2 安培环路定理 LH dl I内
B 0rH

orLB dl0r I内B rB0
● 解题步骤：（1 ） 对称性分析
（2 ） 选取积分回路L
（3） 根据安培环路定理列方程求解
3 三种磁介质
抗磁质 r 1 顺磁质 r 1
铁磁质 r 1
四、铁磁质
铁磁质具有这些特性，
主要特征
① r 大，
其主要原因是铁磁质存在磁畴
② B与H不是线性关系，是一复杂函数关系。即相对磁导率μr 可以很大但不是常量，μr是磁场强度H的函数。
③ 存在磁滞现象，即B的变化落后于H的变化， 当H=0时,有剩磁现象
④ 存在居里点
各种不同铁磁质各有一临界温度Tc,当T > Tc时，失去铁磁性， 成为一般顺磁质。Tc称为铁磁质的居里点。如铁的居里点为 1040K，镍的居里点是631K等等。
2. 磁化曲线 磁滞回线
II
装置：环形螺绕环，用铁磁质
充满环内空间。
原理：根据安培定理可得：
算出H值
H
NI
2R
R
实验再测出B：在螺绕环磁隙处测量
由 B

H
得出 ~ H 曲线:
结果
H
(1) 铁磁质的 或r 不是常数，它是H 的函数。
(2) 磁滞回线 1) 起始磁化曲线
B
Br
Bs
饱和磁感应强度BS
当螺线管通电时介质将被磁化。 在外磁场B中：顺磁质分子磁矩转向外磁场方向， 在抗介磁质质表分面子形在成磁磁场化中电产流生（与束缚B反电向流的）感，生如磁图矩（，a）在
介质表面有等效的反向磁化电流，如图（b）

右视图
Is
Is
三 磁介质中的安培环路定理 a

L B d l0 (Ii Is)
铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。
★ 磁畴：原子间电子交换耦合作用 很强，使其自旋磁矩平行排列
形成磁畴 ——自发的磁化区域。 B 无 H —— 整个铁磁质的总磁矩为零 有 H ——磁化方向转向 H的 方 向
使磁场大大增强
★ 磁畴的变化可用金相显微镜观测
H =0
H≠0
H↑
H↑↑
H
H H↑↑↑
m 自0 m自0
m轨
m 轨 分I子Se的 n固有两磁种矩运动m 磁分 效 应子 的m 总轨 和 m 自 圆分电子流
抗磁质
顺磁质
m分子 = 0 m分子 ≠ 0
m i 0 无外场作用时，对外不显磁性
mi 0
无外场作用时，由于热运动，
对外也不显磁性
二 磁介质的磁化 以长直螺线管内部充满各向同性均匀介质为例，
15.5磁场中的磁介质
一 三类磁介质
1. 电磁磁介介介质质质放—放入—入外外任场场何实EB00物都是磁EB介质rEBr00
EE0
2. 磁介质的分类
反映磁r 介质对原场的影响程度
抗磁质 r 1
BB0 减弱原场
弱 磁
如 锌、铜、水银、铅等
性
顺磁质 r 1
BB0 增强原场
求：磁介质内的

H,B,r
解：取回路如图，设总匝数为N
H dlH2πr NI
O R1 r R2
L
H NI nI
2πr
细螺绕环
BHnI R1R2r
r


0
45π110047
398因此，其磁介质是铁磁质
四、铁磁质
1. 主要特征
① 能产生非常大的附加磁场B’，甚至千倍于外磁场B0， 而且同方向。
Hc
2) 剩磁Br
H
3) 矫顽力Hc
Bs
B的变化落后于H，从而具有剩磁——磁滞效应
每个H 对应多个不同的B，与磁化的历史有关。
(3) 实验还表明： 在交变电流的励磁下反复磁化使磁铁温度升高 ——磁滞损耗 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。
为什么会出现这些现象？
3. 铁磁质磁化的机制
磁畴的磁 化方向
3º当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则 排列。在临界温度（相变温度Tc ）时，铁磁质完 全变成了顺磁质。居里点 Tc (Curie Point)
如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K
● 铁磁材料的应用
铁磁材料分软磁材料和硬磁材料
他们的共同特点： r 大
软磁材料：B
H
o
物 质
如 锰、铬、铂、氧等
顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。
铁磁质 r 1 (102 ~104) 通常不是常数，如铁、钴、镍等
具有显著的增强原磁场的性质 ——强磁性物质
3. 分子磁矩


实物的基本组成单元：分子、原子、电子
电子运动：
+-
绕自核旋运运动动→电→流自环旋磁→矩轨道m磁自矩