14-2 磁化强度-磁介质中环路定理-磁场强度 铁磁质

0
说明
表明, 环流只和穿过 (1) l H dl = I 表明,稳恒磁场中 H 的环流只和穿过 ) 环路的传导电流有关.但环路上各点的磁场强度 H 环路的传导电流有关. 传导电流有关 由载流系统中的全部传导电流 磁化电流共同决定 全部传导电流和 共同决定. 由载流系统中的全部传导电流和磁化电流共同决定.
单晶体铁磁质磁化过程
H
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (2)铁磁质的磁化 )
单晶体铁磁质磁化过程
H
四,铁磁质
4. 铁磁质的应用
B B B
O
H
O
H
O
H
软磁材料
硬磁材料
矩磁铁氧体材料
软磁材料 B H
特点:磁导率大,矫顽力小,磁滞回线窄, 特点:磁导率大,矫顽力小,磁滞回线窄,容易
磁化也容易退磁. 磁化也容易退磁.
N S
m
+
近代原子理论认为: 近代原子理论认为:原子由带正电的原子核和绕核 旋转的负电子组成.电子不仅绕核旋转,还有自旋. 旋转的负电子组成.电子不仅绕核旋转,还有自旋. 分子磁矩(轨道磁矩,自旋磁矩) 分子磁矩(轨道磁矩,自旋磁矩) 分子环流
二,磁介质的磁化
2. 顺磁质的磁化原理 顺磁质的磁化原理
1.铁磁质的磁化特性曲线 1.铁磁质的磁化特性曲线
B 饱和磁感应强度
P
剩磁
Bm . B r .Q HC
初始磁 化曲线
Hm
.
. C
.F
HC Br
O'.
.
Hm
O
H
矫顽力
P'
. Bm
磁滞回线 Hysteresis loop
四,铁磁质
铁磁质的特征: 2. 铁磁质的特征:
有很大的磁导率 有很大的磁导率 ,放入线圈中时可以使磁场 增强10 增强 2 ～104倍; 磁导率不是一个常量, 磁导率 不是一个常量,它的值不仅决定于 不是一个常量 原线圈中的电流,还决定于铁磁质样品磁化的历史 磁化的历史, 原线圈中的电流,还决定于铁磁质样品磁化的历史, B 和H 是非线性关系; 非线性关系 关系; 剩磁,磁饱和及磁滞现象 现象; 有剩磁,磁饱和及磁滞现象; 温度超过居里点时 磁畴瓦解, 温度超过居里点时,磁畴瓦解,铁磁质转变为 居里点 顺磁质. 顺磁质.
0 < r < R1
R1 < r < R2
r > R2
Ir H = 2 2 π R1 I H = 2π r
0 Ir B= 2 2π R1 0 r I B= 2πr
I
r
R1
R2
H =
I 2π r
0I B= 2π r
讨论: 讨论:
(1)无限长载流导线外充满磁介质时 I H= 2πr
0 r I 0 I = r = r B0 B= 2πr 2πr (2)长直螺线管内充满磁介质
应用:作变压器,电机,电磁铁的铁芯. 应用:作变压器,电机,电磁铁的铁芯.
铁氧体(非金属)作高频线圈的磁芯材料. 铁氧体(非金属)作高频线圈的磁芯材料.
硬磁材料
B H
特点:剩磁大,矫顽力大,不容易磁化, 特点:剩磁大,矫顽力大,不容易磁化,也不容
易退磁.磁滞回线宽,磁滞损耗大. 易退磁.磁滞回线宽,磁滞损耗大.
顺 抗
—— 束缚电流
js
磁化强度: 磁化强度:描述磁介质磁化的方向和程度的 物理量; 物理量; ∑mi 单位: 单位:安/米 M= 1 V (A m )
三,有磁介质时的磁场定理
1.有 1.有磁介质时的高斯定理
BdS = 0 ∫∫
s
S
B =B0 + B'
'
B B
磁力线无头无尾. 磁力线无头无尾.穿过任何一个闭合曲面的 磁通量为零. 磁通量为零.
∑
无外磁场时, i 无外磁场时,m ≠ 0 有外磁场时, 有外磁场时,分子磁矩 mi = 0,对外不显磁性.转向外磁场的方向. 对外不显磁性.转向外磁场的方向.
B0
转向磁化
温度越高,顺磁效应越弱. 温度越高,顺磁效应越弱.
二,磁介质的磁化
3. 抗磁质的磁化原理 抗磁质的磁化原理
无外磁场时,分子磁矩为零( i ),无磁性. ),无磁性 无磁性. 无外磁场时,分子磁矩为零(m = 0 磁场中电子轨道运动而产生的附加磁矩方向总与 磁场中电子轨道运动而产生的附加磁矩方向总与 附加磁矩 外磁场方向相反 相反. 外磁场方向相反. —— 感应磁化
应用:作永久磁铁,用于磁电式电表, 应用:作永久磁铁,用于磁电式电表,永磁扬声
小型直流电机中的磁铁. 器,小型直流电机中的磁铁.
矩磁材料
B H
特点:磁滞回线呈矩形状,剩磁接近饱和值, 特点:磁滞回线呈矩形状,剩磁接近饱和值,矫
顽力小. 顽力小.
应用:作计算机中的记忆元件. 应用:作计算机中的记忆元件.磁化时极性的反转
弱磁质 强磁质
2. 磁场叠加原理: 磁场叠加原理:
B = B0 + B
'
几种磁介质的相对磁导率
磁介质种类 抗磁质 (r < 1) 顺磁质 (r > 1) 铁磁质 ( r >>1 )
Bi(293K) Cu(293K) H2(气体) O2(液体 90K) Al(293K) Pt(293K) 纯铁 硅钢
物质的基本磁性分类
抗 磁 性 顺 磁 性 铁 磁 性 反 铁 磁 性 亚 铁 磁 性
一,磁介质
B0
B
I
I
I
I
1. 实验公式: B = r B0 实验公式:
顺磁质 铝,氧,锰等) r >1, B > B0 锰等) ( 抗磁质 铜,铋,氢等) r <1 , B < B0 氢等) ( 铁磁质(铁,钴,镍等) r >>1 , B >> B0 镍等)
相对磁导率可取1 试求: 相对磁导率可取1,试求:无限长圆柱形铜线和介质 内外的磁场强度 H 和磁感强度 B .
无限长圆柱形铜线, 例1 无限长圆柱形铜线,外面包一层相对磁导率 的圆筒形磁介质, 为 r 的圆筒形磁介质,导线半径为 R1 ,磁介质的 外半径为 R2 ,铜线内通有均匀分布的电流 I .铜的
相对磁导率( 相对磁导率( r )
1-16.6×10-5 1-1.0×10-5 1-3.98×10-5 1+769.9×10-5 1+1.65×10-5 1+26×10-5 9×103 (最大值) 7×102 (最大值)
二,磁介质的磁化
1. 安培"分子电流"假说: 安培"分子电流"假说:
说明磁铁和电流在本质上的一致性) (说明磁铁和电流在本质上的一致性) 组成磁铁的最小单元(磁分子)是环形电流; 组成磁铁的最小单元(磁分子)是环形电流; 若这些分子环流定向地排列起来, 若这些分子环流定向地排列起来,在宏观上就会 显示出N, 极 显示出 ,S极.
H
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (2)铁磁质的磁化 )
单晶体铁磁质磁化过程
H
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (2)铁磁质的磁化 )
单晶体铁磁质磁化过程
H
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (2)铁磁质的磁化 )
单晶体铁磁质磁化过程
H
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (2)铁磁质的磁化 )
ω
q
B0
m
q
'
B0
F
v
m
'来自百度文库
m
'
m ' v ω
F
er m= ω 2 2 er m = ω 2
2
ω , B0 同向时
ω , B0 反向时
二,磁介质的磁化
4. 结论: 结论:
顺磁质和抗磁质磁化的微观过程不同, 顺磁质和抗磁质磁化的微观过程不同,前者为 微观过程不同 转向磁化,磁场变强;后者为感应磁化 磁场减弱; 感应磁化, 转向磁化,磁场变强;后者为感应磁化,磁场减弱; 顺磁质和抗磁质磁化的结果相同 结果相同, 顺磁质和抗磁质磁化的结果相同,都在介质表面 产生"磁化电流" 产生"磁化电流" Is ( ).
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (1)磁畴 由于相邻原子中的电子间很强的相 ) 自发磁化小区域 互作用而形成的自发磁化小区域. 互作用而形成的自发磁化小区域.
显示磁畴结构的Fe 显示磁畴结构的 2O3粉末
磁畴结构示意图
四,铁磁质
3. 铁磁质的理论解释 (2)铁磁质的磁化 )
单晶体铁磁质磁化过程
三,有磁介质时的磁场定理
2.磁介质中安培环路定理 2.磁介质中安培环路定理
I
A A D B
I'
r
B
r
磁介质中的安培环路定理: 磁介质中的安培环路定理: l H dl = 中的安培环路定理 B 其中 H = M
L
C
∫
∑I
磁场强度沿任何闭合回路的线积分, 磁场强度沿任何闭合回路的线积分,等于 该回路所包围的传导电流 代数和. 传导电流的 该回路所包围的传导电流的代数和.
NO.14- NO.14-2
第七章 稳恒磁场
(Ⅴ)
磁场中的磁介质
Hard Disk Drive (HDD) HDD)
内容提要
一,磁介质及其分类 二,磁介质的磁化机理 三,磁介质中高斯定理及 安培环路定理 四,铁磁质的特征及其应用
一,磁介质
处于磁场中能与磁场发生相互作用的物质. 处于磁场中能与磁场发生相互作用的物质. 物质均有磁性,有强弱之分. 物质均有磁性,有强弱之分.
∫
∑
(2) ) B H = M
0
B = 0 (1+κ)H
B = 0r H = H
在各向同性磁介质中
M = κH
r =1+κ
均匀各向同性磁介质; 均匀各向同性磁介质; 磁场及磁介质对称分布; 磁场及磁介质对称分布;
(3)当满足下列条件时 )
可采用磁介质中的安培环路定理, 可采用磁介质中的安培环路定理,先求 H ,再求 B .
H = nI
B = 0 r nI = nI = r B0
四,铁磁质 Ferromagnetic Materials
1. 铁磁质的磁化特性曲线 实验所测定的 B 与 H 之间的关系曲线
G
冲击 电流计 探测 线圈 铁环
NI H= 2πr
qR B= N' S
铁环截 面半径
电阻
R
I
副线圈匝数
ε
A
K
开关
构成了"0"与 1"两个数码 两个数码. 构成了"0"与"1"两个数码.
今日作业
7-35, 7-36, 7-37 35, 36,
�