磁介质知识(ppt 50页)
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大学物理下第12章.磁场中的磁介质PPT课件
分子磁矩的矢量和。
M
pm
pm
V
Pm 分子的固有磁矩的矢量和
A m1
Pm 附加磁矩的矢量和
讨论： 在 磁介质被磁化后 （1） M 可以相同，均匀磁化
也可以不同，非均匀磁化
（2）对于顺磁质： M // B 附加磁场与原磁场同向
对于抗磁质：M // B 附加磁场与原磁场反向
磁化电流 Is 分子电流的宏观表现
I0 Is
Is——磁化面电流，安培表面电流
αs——沿轴线单位长度上的磁化电流（磁化面电流密度）
pm pm pm IsS slS
M
M
pm
V
slS
lS
s
磁化强度M在量值上等于磁化面电流密度。
2、磁化强度与磁化电流的关系
取如图所示的积分环路abcda:
LM dl M ad s ad Is
第十二章
磁场中的磁介质
12-1 磁介质 磁化强度
磁介质——能与磁场产生相互作用的物质 磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化
一、 物质磁性的概述
B • • • • • • • • • • • • • •
R
0
无磁介质时：
B0 0nI
I
••••••••••••••
加入磁介质后
R
磁介质
B I
R 铁、钴、镍及其合金
B
I
4) 超导体 B = 0
3）B B0
此种磁介质称为 铁磁质 强磁质
二、分子电流与分子磁矩
电子绕核的轨道运动 电子本身自旋
等效于圆电流 ——分子电流
分子磁矩
Pm
pm ISn
分子磁矩在外磁场中受到 磁力矩作用，使它向磁场 方向偏转
电磁学-磁介质
• 磁介质（magnetic medium）：
–对磁场有一定响应,并能反过来影响磁场的物质 –一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度的磁性，
即都能对磁场的作用有所响应，所以都是磁介质
• 磁化（magnetization）
–在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，变得具有磁 性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生附加磁场，从 而改变原来空间磁场的分布
• 顺磁质的磁化
– 分子在外磁场作用下趋向于外磁场排列 –热运动与磁场作用相抵抗
抗磁质
有外场
m分子0 m分子0
抗磁质
• 抗磁质分子的固有磁矩m分子= ml+ ms＝0 • 不存在由非零的分子固有磁矩规则取向引
起的顺磁效应。磁性来源？
• 抗磁质磁性起源于电子轨道运动在外磁场 下的变化
• 电子轨道运动为什么会变化？原因：在外 磁场下受洛伦兹力
D (1 e )0E
r (1 e )
v
vv
D r0E E
r称为相对电容率
或相对介电常量
例1 一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导 率为μr的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H dl
L
H 2r
NI
NI
r
H
nI
• 解决的办法——需要补充或附加有关磁介 质磁化性质的已知条件
• 有介质时，第四章中给出的安培环路定理
可理解为
I' M dl
总场
两边同
除以0 ，
再移项
定义： 磁场强度
B dl 0 I 0I0 I'
L
L内
B dl 0 I0 0 M dl
–对磁场有一定响应,并能反过来影响磁场的物质 –一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度的磁性，
即都能对磁场的作用有所响应，所以都是磁介质
• 磁化（magnetization）
–在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，变得具有磁 性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生附加磁场，从 而改变原来空间磁场的分布
• 顺磁质的磁化
– 分子在外磁场作用下趋向于外磁场排列 –热运动与磁场作用相抵抗
抗磁质
有外场
m分子0 m分子0
抗磁质
• 抗磁质分子的固有磁矩m分子= ml+ ms＝0 • 不存在由非零的分子固有磁矩规则取向引
起的顺磁效应。磁性来源？
• 抗磁质磁性起源于电子轨道运动在外磁场 下的变化
• 电子轨道运动为什么会变化？原因：在外 磁场下受洛伦兹力
D (1 e )0E
r (1 e )
v
vv
D r0E E
r称为相对电容率
或相对介电常量
例1 一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导 率为μr的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H dl
L
H 2r
NI
NI
r
H
nI
• 解决的办法——需要补充或附加有关磁介 质磁化性质的已知条件
• 有介质时，第四章中给出的安培环路定理
可理解为
I' M dl
总场
两边同
除以0 ，
再移项
定义： 磁场强度
B dl 0 I 0I0 I'
L
L内
B dl 0 I0 0 M dl
电磁学 09 磁介质.ppt
例1 一半径为 R 的无限长圆筒形导体壁，通电流 I。
筒外有一层厚为d 、磁导率为μ的均匀顺磁性介质，介
质外为真空。试画出此磁场的 H-r 图及 B-r 图。（要求：
在图上标明各曲线所代表的函数值及端点的坐标）
解：电流与磁介质轴对称均匀 R+d
导体壁
分布，磁场沿切向，且与轴等
R
介质
距处大小相等。
真空
I0内：传导电流 I内：磁化电流
由于:磁化电流和磁介质磁化的程度有关，而磁化的程 度又决定于总磁场，所以:磁介质和磁场的相互影响呈 现一种比较复杂的关系。
（1） 磁场强度
将 I内
dl L
0(
I0内
LML(Bd0Bl0 代M入M叫上)式磁 d，场l强得度 。则I0内
② B 0H
即 µr 为变量，表示铁磁质；
③
② µr 略>1，为顺磁质； o
H
③ µr略<1 ，为抗磁质。
本章结束
本次课小结：
了解磁介质在磁场中的磁化。 掌握磁介质的分类（重点）。 掌握磁场强度及其环路定理（重点）。 掌握铁磁质的特性、回线、分类和应用。
作业 教材（ P109 ）
15-1，15-2 练习：习题集（磁学 ）
微观上如何解释磁介质对外磁场的影响？（了解）
4. 电子的磁矩
轨道运动电流： I
e
2r
轨道磁矩： m
IS
er
2
L
I
●
-m
轨道运动角动量： L mer
二者关系：m e L 该式对一个原子内
所有电子的轨道磁矩和2m总e 角动量也成立。
电量子子力自学旋给磁出矩总和轨自道旋角角动动量量是S（量子S 化的/ ：2 ）L的关系n：
高二物理竞赛磁场中的磁介质PPT(课件)
§8-8 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度
一、磁化强度
反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。
磁化强度：单位体积内所有分子磁矩的矢量
和 m 加上附加磁矩的矢量和 m，称为磁化
强度，用 M表示：
M m m V
磁化强度的单位：A/ m
磁化强度：M m m V
注意：对顺磁质 对抗磁质
(3)磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映， (4)由实验，对各向同性均匀磁介质，有
磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应；
并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。
三、磁化强度与磁化电流的联系 磁化面电流密度
设无限长直螺线管中充满均匀磁介质。设圆柱体长
为 L，截面积为 S，表面的磁化电流为 I S ，单位长度
质性质有关，是无单位的纯数。
m 0,顺磁质 m 0,抗磁质
(5)由
H
B
0
M 得
B0H0M
将 M代m入H上式得：
B0H0M0H0mH
01mH
令 1m r
则有
——适用于各
B0 rHH向同性磁介质
➢对真空、 导体，磁场 ： 由 M 0 , 所 于 B 0 H ,以 m 0 ,r 1
0 电流 I 由中心导体流入，由外面圆筒流出。
顺磁质分子(类有极分子)，每个分子的分子磁矩不为零，即分子磁矩
外磁场为零，磁化强度为零。
定义磁场强B度矢量 ： H M
0
有介质存在时的安培环路定理为
LHdl I
磁场强度 H沿任一闭合回路的环流，等于闭
合回路所包围并穿过的传导电流的代数和，而在 形式上与磁介质中磁化电流无关。
2R1 抗磁质：分子磁矩为0。
磁场中的磁介质ppt
第五版
一、 H矢量的安培环路定理
几点说明
15
磁场中的介质
H dl I0
L
（1）只与传导电流有关，与束缚电流无关
（2） H 与 D 一样是辅助量，描述电磁场
ED
B H
B 0 H
9
（3）在真空中： M 0 r 1
第五版
15
磁场中的介质
当外磁场由 H m 逐渐减小时，这种 B 的变化落后于H的变 化的现象，叫做磁滞 现象 ，简称磁滞. 由于磁滞， H 0 时，磁感强度 B 0 Br 叫做剩余磁感强 ， 度(剩磁).
Bm
H m Br
B
Q
P
Hm
H
O
P
'
Hc
Bm
磁滞回线 矫顽力
Hc
17
第七章 恒定磁场
r
第七章 恒定磁场
13
物理学
第五版
15
磁场中的介质
解 rd R
B H
dR
0 r I
H dl I
l
2π dH I
2π d H dl I I 0
l
r
I
2π dH 0 , H 0
d
I
B H 0
同理可求 d r , B 0
物理学
第五版
15
磁场中的介质
3 铁磁性材料 不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.
B B B
O
H
O
H
O
H
软磁材料
硬磁材料
第七章 恒定磁场
矩磁铁氧体材料
电磁学磁介质课件1
M
M
M
左上: 沿轴向均匀磁化的圆柱形细长介质棒 右上: 介质圆环, 各点M沿切向, 大小相同 左下: 扁盒状均匀磁化介质薄片 右下: 均匀磁化无限大介质中扁盒空腔
第六章 磁介质
[例题 试判断以下四种情况下磁化(面)电流密度出现在何处， 例题1] 例题 大小方向如何？ M
M
M
M
左上: 沿轴向均匀磁化的圆柱形细长介质棒 右上: 介质圆环, 各点M沿切向, 大小相同 左下: 扁盒状均匀磁化介质薄片 右下: 均匀磁化无限大介质中扁盒空腔
第六章 磁介质
[讨论]： 讨论] 1．安培环路定理和高斯定理一起全面反映了磁场的性质。 2．推广：在两种磁介质的分界面上，B的法向分量连续 ( B1n = B 2 n )；如果界面上没有传导面电流，则H的切向分量 连续( H 1τ = H 2τ )。 ( ) 3．第(1)问提供了一种测量介质内表面附近点1处H的方法。
第六章 磁介质
问题2：绕在L上的分子电流的总数是多少？ 这样的电流是中心位于一个圆柱形体积元中。
d l
S = Sn
dN = ndV = n | ∆S ⋅ dl |= n∆Sdl cosθ
dI ' = IdN = nIS ⋅ dl = nm分子 ⋅dl = M ⋅ dl
沿L积分可以得到：
∫ M ⋅ dl = ∑ I '
我们定义面电流密度矢量
z
j
i =
dI eI = dl
lim
∆z → 0
j∆ z e I
第六章 磁介质
•对应于电介质 σ ′ = P ⋅ n
我们可以有： i′ = M × n
取小回路L如图，将磁化强度与磁化电流的关系用 于该回路
磁介质(一)——分子电流观点资料课件
磁矩
磁介质内部所有磁偶极子的矢量和。
磁介质的分类
顺磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于沿外磁场方向排列 ，导致宏观上表现出较弱的磁
性。
抗磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于与外磁场方向相反 排列，导致宏观上表现出较弱 的磁性。
铁磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于与外磁场方向一致 排列，导致宏观上表现出较强 的磁性。
磁性传感器
磁力计
用于测量磁场强度和方向，常用于导航、地质勘探和物理实验等 领域。
电流传感器
检测电流产生的磁场，用于监测和控制电流。
磁性开关
利用磁性材料的位置变化来控制电路的通断，广泛应用于自动化设 备和安全系统。
磁性治疗与医疗设备
磁疗
01
利用磁场作用于人体，产生微弱电流以缓解疼痛、促进血液循
环等。
磁介质(一)——分子 电流观点资料课件
目 录
• 磁介质的定义与分类 • 分子电流观点的基本理论 • 磁介质的磁化过程 • 磁介质的磁化特性 • 磁介质的磁化理论模型 • 磁介质的实际应用
01
磁介质的定义与分类
磁介质的定义
磁介质
能够被磁场磁化的物质。
磁化
在外磁场的作用下，磁介质内部磁偶极子的取向 趋于一致，形成宏观磁矩。
反铁磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于相互抵消排列，导 致宏观上表现出较弱的磁性。
02
分子电流观点的基本理 论
分子电流观点的提
安培
最早提出分子电流观点，认为磁 性物质内部存在分子电流，是磁 性的根源。
洛伦兹
进一步发展了安培的观点，认为 不仅磁性物质内部存在分子电流 ，而且非磁性物质在磁场中也会 产生分子电流。
磁介质内部所有磁偶极子的矢量和。
磁介质的分类
顺磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于沿外磁场方向排列 ，导致宏观上表现出较弱的磁
性。
抗磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于与外磁场方向相反 排列，导致宏观上表现出较弱 的磁性。
铁磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于与外磁场方向一致 排列，导致宏观上表现出较强 的磁性。
磁性传感器
磁力计
用于测量磁场强度和方向，常用于导航、地质勘探和物理实验等 领域。
电流传感器
检测电流产生的磁场，用于监测和控制电流。
磁性开关
利用磁性材料的位置变化来控制电路的通断，广泛应用于自动化设 备和安全系统。
磁性治疗与医疗设备
磁疗
01
利用磁场作用于人体，产生微弱电流以缓解疼痛、促进血液循
环等。
磁介质(一)——分子 电流观点资料课件
目 录
• 磁介质的定义与分类 • 分子电流观点的基本理论 • 磁介质的磁化过程 • 磁介质的磁化特性 • 磁介质的磁化理论模型 • 磁介质的实际应用
01
磁介质的定义与分类
磁介质的定义
磁介质
能够被磁场磁化的物质。
磁化
在外磁场的作用下，磁介质内部磁偶极子的取向 趋于一致，形成宏观磁矩。
反铁磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于相互抵消排列，导 致宏观上表现出较弱的磁性。
02
分子电流观点的基本理 论
分子电流观点的提
安培
最早提出分子电流观点，认为磁 性物质内部存在分子电流，是磁 性的根源。
洛伦兹
进一步发展了安培的观点，认为 不仅磁性物质内部存在分子电流 ，而且非磁性物质在磁场中也会 产生分子电流。
磁场中磁介质.ppt
箭头表示 磁化方向
铁磁质的特性
1. 磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线 圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和H 不是线性关系。
2. 有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。
三 铁磁质的应用 (1)软磁材料
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H
L
dl
H 2r
NI
H NI nI
r
2r
O
B H 0r H
例2 一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流 I
均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱
外为真空。
求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。
静磁场（稳恒磁场）
BH
S B dS 0
L H dl I0 B H
12-3 铁磁质 一 铁磁质的磁化规律
电流表
A
测量H
换 向 开 关
测量磁滞回线的实验装置
测量B 的探头 螺绕环 （霍尔元件）
铁环 狭缝
0 5 10 15 20
磁强计
电阻
A
1、磁化曲线
I
解： r R
LH dl H 2r I
r2 R2 I
Ir
Ir
H 2R2 B 2R2
R
I
0
H
r
r R H2r I
H I B 0I
2r
2r
I R
0
r
H
B
铁磁质的特性
1. 磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线 圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和H 不是线性关系。
2. 有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。
三 铁磁质的应用 (1)软磁材料
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H
L
dl
H 2r
NI
H NI nI
r
2r
O
B H 0r H
例2 一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流 I
均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为μ，柱
外为真空。
求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。
静磁场（稳恒磁场）
BH
S B dS 0
L H dl I0 B H
12-3 铁磁质 一 铁磁质的磁化规律
电流表
A
测量H
换 向 开 关
测量磁滞回线的实验装置
测量B 的探头 螺绕环 （霍尔元件）
铁环 狭缝
0 5 10 15 20
磁强计
电阻
A
1、磁化曲线
I
解： r R
LH dl H 2r I
r2 R2 I
Ir
Ir
H 2R2 B 2R2
R
I
0
H
r
r R H2r I
H I B 0I
2r
2r
I R
0
r
H
B
大学物理第11章磁场中的磁介质ppt课件
第三篇 电磁学
无损耗输电。传统输电过程中总要产生一部分焦耳热损耗，一般在 10%~20%，如果采用超导体输电，几乎没有电能损失，而且不需要 升压，可以不用变压器设备，也不必架设高压线，可以在地下管道中。 甚至可以直接传输直流电。
产生强磁场。因超导体无热损耗，可通过很大电流，如用超导芯线为 Nb3Sn。其最大电流密度为 109 A/m2, 在承受相同电流的情况下，超 导芯线可以细得多，超导磁铁不仅效率高，而且可以做得很轻便。例 如，一个能产生 5T 的中型电磁铁的重量可达 20 吨，而超导磁铁的重
量不过几公斤。 美国在 磁谱仪中，将采用超导磁铁产生强磁场，
2003 年再次送入地球轨道，观察暗物质和反物质。
第三篇第三篇电磁学电磁学在无外磁场时抗磁质中分子的轨道和自旋磁矩均不为零但其和分子磁矩为零m0物质不显磁抗磁质的磁化机理抗磁性电子进动有外场时外磁场使分子中作轨道运动的电子的角速度变化当电子轨道运动角速度与外磁场同向时角速度增加
第三篇 电磁学
第十一章 磁场中的磁介质
上章我们学习了真空中稳恒电流激发的磁场及其规律。当 空间有介质(导体、绝缘体)存在时，磁场将与介质发生相互 作用，我们把磁场中的介质称为磁介质。磁介质在外加磁场 作用下自身产生附加磁场的过程称为磁化。
分子电流——分子磁矩产生的磁效应可 以用一等效的圆电流的磁效应来表示。
这就是安培提出的分子电流假设。
第三篇 电磁学
顺磁质和抗磁质的磁化可用安培分子电流假说解释，而铁磁质的磁化很 复杂，后面我们将用磁畴的概念解释。
1. 顺磁质的磁化机理——顺磁性
无外磁场时，顺磁质中的每个分子虽然具有磁矩m≠0，但由于分子热 运动而使其取向无规则，物质分子的总分子磁矩m=0，物质对外不 显磁性。
电磁学课件第五章 磁介质
同方向，大B0小与外磁场 成正比，比例B 0系数取决于电子的荷质 比。
电的进动产生一个附加磁矩
因而也与外磁场反方向。
m，e 附加磁矩
与me
反方向，
所以m：e 原的子大或小分与子外的磁磁场矩成为正比，m 方 向相m 反e 。
m e
无矩分子磁介质中的磁化强度矢量
M
me
无矩分子磁介质中的磁化强度矢量的 方向与外磁场V方向
上只L设与e式考 电 说虑B子的L 明电0e 的夹：子 轨角 不的 道不2 论轨e 角变m 电道动，L 子角e 量则 的动B L 轨量进e0 的道时 动L大角eB L的小e0 ，动角 不量速2 变e m 度L。与L e 为e 外磁，所场则以：的B0夹dd角Lte如2何em，B0Le
也子不获论 得以的角L大e速小度如何饶，转外动磁的场B0进对动电。子进轨动道的运角动速的度影响与总外是磁使场电
B0rHH
适用于各向同性
M 0(1mm)B 0mr B 的非铁磁质。
[例1]一圆柱形电流电流强度为 ，置I 于 的无限大磁导率为 r 的磁
介质中，求柱内、外任一点的
B, H
解∶取半径为r的圆形回路为安培回路，则有
I
Hdl 2rH
L
r
由安培环路定理
Hd0rH
第五章 磁介质
（magnetic medium）
磁介质: 在磁场的作用下发生变化并反过来影响磁场的物质。 根据磁介质对磁场的影响的不同，磁介质分为顺磁 质、抗磁质和铁磁质三类。
磁 化: 磁介质在磁场作用下发生变化的现象。
本章的主要内容：磁介质的磁化规律(宏观和微观两部份)。
本章的重点：
① 磁场强度 H(magnetic intensity) ② 磁介质中的环路定理。
电的进动产生一个附加磁矩
因而也与外磁场反方向。
m，e 附加磁矩
与me
反方向，
所以m：e 原的子大或小分与子外的磁磁场矩成为正比，m 方 向相m 反e 。
m e
无矩分子磁介质中的磁化强度矢量
M
me
无矩分子磁介质中的磁化强度矢量的 方向与外磁场V方向
上只L设与e式考 电 说虑B子的L 明电0e 的夹：子 轨角 不的 道不2 论轨e 角变m 电道动，L 子角e 量则 的动B L 轨量进e0 的道时 动L大角eB L的小e0 ，动角 不量速2 变e m 度L。与L e 为e 外磁，所场则以：的B0夹dd角Lte如2何em，B0Le
也子不获论 得以的角L大e速小度如何饶，转外动磁的场B0进对动电。子进轨动道的运角动速的度影响与总外是磁使场电
B0rHH
适用于各向同性
M 0(1mm)B 0mr B 的非铁磁质。
[例1]一圆柱形电流电流强度为 ，置I 于 的无限大磁导率为 r 的磁
介质中，求柱内、外任一点的
B, H
解∶取半径为r的圆形回路为安培回路，则有
I
Hdl 2rH
L
r
由安培环路定理
Hd0rH
第五章 磁介质
（magnetic medium）
磁介质: 在磁场的作用下发生变化并反过来影响磁场的物质。 根据磁介质对磁场的影响的不同，磁介质分为顺磁 质、抗磁质和铁磁质三类。
磁 化: 磁介质在磁场作用下发生变化的现象。
本章的主要内容：磁介质的磁化规律(宏观和微观两部份)。
本章的重点：
① 磁场强度 H(magnetic intensity) ② 磁介质中的环路定理。
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0r
D E
18
二、环路定理的应用举例
例1 证明在各向同性均匀磁介质内
无传导电流处 也无磁化电流
证： 介质中闭合回路L所套连的磁化电流为：
IM d lm H d l
M
磁
L L
mH d lm I0
介 dl
质
L
L
若 I00 ， 则 I0
j/n7.914 0 310 5 79(4 A)>>2(A) 充满铁磁质后
B B0B B>> B0 或BB
22
§3 铁磁质 一、铁磁质的宏观性质 二、铁磁性起因 三、磁致伸缩
23
一、 铁磁质的宏观性质
1. r 1 可使原场大幅度增加 2. r与磁化历史有关 B-H 非线性
§3 铁磁质
实验表明：铁磁质具有如下特点：
（1）相对磁导率r很大： r>>1
纯铁： r：
114 0~2150
（2）
B、 H
呈非线性关系
r 不是常数
（3）存在磁滞现象
B的变化落后H的变化
（4）存在居里点
铁磁质转化为顺磁质
38
1 铁磁质的磁化规律—磁滞回线
在待测的磁性材料做成的圆环样品上均匀地绕满漆包
这时，每个电子的运动，除了自旋运 动和绕核运动之外，还要附加一个以 外磁场为轴线的转动，称为轨道角动
pm l
Mpm lB
量绕磁场旋进(电子的进动)
pm
电子附加一个与磁感强度相反的磁矩 pm ,也叫感生
磁矩。此即抗磁性的微观机理。
说明：所有介质均具有抗磁性
顺磁质中在外场的作用下也会产生感生磁矩，
dIS dl
Mt
jMnˆ
12
3. 磁化规律 各向同性线性磁介质
M m H r 1 H
m 介质的磁化率
对比 电介质
P0er0E1E
e 极化率
13
§2 有磁介质时磁场的规律 一、 有介质时的环路定理 二、 环路定理的应用举例
14
32
单晶磁畴结构 示意图
多晶磁畴结构 示意图
33
磁滞损耗 在交变电磁场中 铁磁质的反复磁化 将引起介质的发热 称为磁滞损耗 实验和理论都可以证明 磁滞损耗和磁 质回线所包围的面积成正比
B
H
34
磁性材料：
软磁材料
特点：磁导率大 矫顽力小 容易磁化 也容易退磁 磁滞回线包围面积小 磁滞损 耗小
应用：硅钢片 作变压器、电机、电磁
装置
B (BT )
r r
H
H
起始磁化曲线 24
3. 磁滞现象
B r --- 剩磁
H c --- 矫顽力
B Br
H
-H cHcFra bibliotek-B r
去磁？
BB Br
25
4. 居里温度 二、铁磁性起因 量子理论 磁畴--电子的自旋磁矩可以不靠磁场而取得 一致的方向。各种材料磁畴的线度相差较大。 一个磁畴中约有1012 -- 1015个原子。
极化强度
pe i
P lim i
ΔV0 ΔV
2.磁化强度与磁化电流的关系
j M nˆ
I M dl
P n ˆ
qPds
L
S
10
推导： 设分子浓度为 n， 则套住 dl 的分子电流：
磁介质 S
dl 放大
S分
M
dl
d I n i分 (S 分 co d ls ) i分
•真空：
M 0，H B 0
4
17
•各向同性线性磁介
质 将
M （ r 1 ） H 代入
H
B
M
0
得 B0rH
对比各向同性线 性电介质
P 0r 1 E
D 0E P
D0rE
令 0r ─ 磁导率
则有 BH
乱无章；有外磁场时，分子磁矩沿外磁场方向排
列，产生与原磁场同向的附加磁场.（合磁场略
比原磁场大）。
铁磁质是特殊的顺磁质，其原子内的电子
间还存在特殊的相互作用使它们具有很强磁性的
磁畴,在外磁场作用下磁畴排列起来。
7
2)抗磁性:分子中电子轨道角动量的旋进 电子轨道磁矩在外磁场中受磁力 B
L
矩方向垂直纸面向内。
和圆柱体之间充满相对磁导率为r2(> r1) 的均匀磁介质，
圆柱面外为真空。试求B和H的分布。
解： （1）r<R1：
H1dl
Ii0R I12r2
（H21 2）rR1<rR21I2r<RH21： 2IRrH 1 22d Bl 1 r1I i0 0H 1I2r1R01I2r
继续加大，B又将达到其反向饱和值。
39
2 铁磁质的分类
3 铁磁质的磁化机理
按矫顽力的大小将铁磁质 分为软磁材料和硬磁材料 两大类：
(1) 软磁材料：矫顽力小
矫顽力小，意味着磁滞回线 狭长，它所包围的面积小， 磁滞损耗小，适合于在交变 磁场中应用：变压器，铁芯
(2)硬磁材料：矫顽力大
矫顽力大，意味着磁化后 剩余磁感应强度很大，称 为永磁铁。记忆元件。
1892年罗辛格首先提出 磁畴的形成 是由于磁偶极子间非磁性的相互作用
28
1926年海森堡用量子力学中的交换力解 释了磁偶极子间相互作用的起源
29
1935年 朗道和栗佛希兹从磁场能量的 观点说明了磁畴的成因
30
磁畴
纯铁
硅铁
钴
31
Si-Fe单晶 (001)面的 磁畴结构
箭头表示 磁化方向
0.1mm
铁磁质的磁性来源于电子的自旋磁
矩。无外磁场时，铁磁质中电子的
自旋磁矩可以在小范围内自发地排
列起来，形成一个个小的自发磁化
区—磁畴。由于热运动，各磁畴的
磁化方向不同，因而在宏观上对外
不显磁性。
当铁磁质受到外磁场作用时，它将
通过以下两种方式实现磁化：外场
较弱时，磁化方向与外场相近或相
同的那些磁畴的体积将逐渐增大
一、有介质时的环路定理
真
空L
Bdl
0
I内（1）
S BdS 0 （2）
考虑到磁化电流（1）式则需加以修正
15
设：I0─ 传导电流 I ─ 磁化电流
B d l0 (I0 内 I内 )
L
0 I0 内 0 M d l
R2 R1
H22rI
H2
I
2r
B2r20H2r22r0I
（3）r>R2：
H 3 d lI i0 I I 0 H3
0
B30H3410
H
O
R1
H~r 曲线
B
O
R1
B~r 曲线
例2 有一铁磁棒，矫顽力
R2 r R2 r
Hc41 08Am 1
L任取 且可无限缩小
故 I0 = 0 处 I = 0
19
例2 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 密/安
求：磁介质内的
H,B,M
解：
r
0
45π110047
398
取回路如图，设总匝数为N
Hdl H2πrNI
导线，作为初级线圈，再在其上绕若干圆漆包导线作
为次级线圈，接在回路中。 接测
B
S Br
量仪
表
Hc
Br：剩余磁感应强度
Hc：矫顽力
S'
O
H
磁滞回线
当H增加时，B先是缓慢地增加，然后经过一段急剧增
加的过程之后，又逐渐缓慢下来，最后当H很大时，B
逐渐趋于饱和；之后，H逐渐减小到零，B并未随之减
小到零；为使B减小到零，须加反向磁场；反向磁场
磁 介 质
I
I0
L
L(B 0M )dL lI0内
定义
H
B
M
0
16
得：
H
B
M
磁场强度
L(B 0M 0 )dlI0内
Hdl I0内
H 的环路定理
L
•H 的单位：A/m （ SI ）；
奥斯特 Oe（SGSM），1Oe 103 A/m。
第9章 磁介质 §1 磁介质及其分类 §2 有磁介质时磁场的规律 §3 铁磁质 类比学习
1
§1 磁介质及其分类 一、磁介质的分类 二、 磁介质的磁化 磁化电流 三、磁化强度
2
§1 磁介质及其分类 一、磁介质的分类 介质对场有影响 ,总场是
传导电流产生
BB oB
各种物质都具有一定 的磁性，都能对磁场 产生影响，因此一切 物质都可以认为是磁 介质。
M d lc o s
Mdl 穿过L所围曲面S 的磁化电流
IMdl
磁化强度沿任意闭合环路L的线积分，等于L穿过L的磁
化电流的代数和。
11
介质表面磁化电流密度：
Mt
M
选 dl∥Mt
dIMdl
Mt dl
dl
磁化面电流密度
n
d I S
j
（畴壁位移）；外场较强时，每个
磁畴的自发磁化方向将作为一个整
体，在不同程度上转向外磁场方向；
当所有磁畴都沿外磁场方向排列时，
磁化达到饱和。
40
例1 如图所示，相对磁导率为r1的无限长磁介质圆柱，