6.3磁介质的磁化规律(课堂PPT)
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最新第九章-磁介质电磁学PPT课件
(A)796 (B)398 (C)199 (D)63.3
B n I 1 1 0 0 0 2 5 1 0 4 T m / A
r
0
398
例3 同轴电缆由一导体圆柱(半径为a)和同轴导体16
园管(内外半径为b、c)构成，二者之间充满磁介
质，电流I从导体圆柱流去，从导体管流回，求磁
感应强度分布。
可用于制作激振器、超声波发生器等。
小结
静电场与稳磁场比较
29
静电场
稳恒磁场
场源 静止电荷dq 场力 静电力 基本规律 库仑定律
物理量
电E场强度F E q0
典型场源 电偶极子 pql
稳定电流 Idl 定常运动电荷 稳流导线互作用 运动电荷互作用
安培力定律
磁感应强度B FqvB
圆电流
pmI0Sn
静电场
解 电流轴向分布，磁力线为同心圆。
选磁力线为积分环路
H dlH 2 r L 1
对所有磁力线环路成立
H dlH 2 r
L 1
H dlH 2 r
L 2
H dlH 2 r L 3
L1
L1 L2 L3
闭合环路包围的传导电流
17
a I2r2Ia r2
(对 L3)
Ii
I
(对 L 2)
I
I(c2 b 2)
r 1m ,0r .
B 0 rH H
3.若 相得有真传 等介空B 导 ，0质 中故 电时M 在 流0 的H 介 保高0 质持或斯 中，不定H有由变律B ，H B 0o则真H B 00空 中M B 和0 0 介质rB 中0 的H 12
B B 0 B 磁 力 线是闭
B d S ( B 0 B ) d S 0
B n I 1 1 0 0 0 2 5 1 0 4 T m / A
r
0
398
例3 同轴电缆由一导体圆柱(半径为a)和同轴导体16
园管(内外半径为b、c)构成，二者之间充满磁介
质，电流I从导体圆柱流去，从导体管流回，求磁
感应强度分布。
可用于制作激振器、超声波发生器等。
小结
静电场与稳磁场比较
29
静电场
稳恒磁场
场源 静止电荷dq 场力 静电力 基本规律 库仑定律
物理量
电E场强度F E q0
典型场源 电偶极子 pql
稳定电流 Idl 定常运动电荷 稳流导线互作用 运动电荷互作用
安培力定律
磁感应强度B FqvB
圆电流
pmI0Sn
静电场
解 电流轴向分布，磁力线为同心圆。
选磁力线为积分环路
H dlH 2 r L 1
对所有磁力线环路成立
H dlH 2 r
L 1
H dlH 2 r
L 2
H dlH 2 r L 3
L1
L1 L2 L3
闭合环路包围的传导电流
17
a I2r2Ia r2
(对 L3)
Ii
I
(对 L 2)
I
I(c2 b 2)
r 1m ,0r .
B 0 rH H
3.若 相得有真传 等介空B 导 ，0质 中故 电时M 在 流0 的H 介 保高0 质持或斯 中，不定H有由变律B ，H B 0o则真H B 00空 中M B 和0 0 介质rB 中0 的H 12
B B 0 B 磁 力 线是闭
B d S ( B 0 B ) d S 0
电磁学磁介质课件1.ppt
此时有
s
M
dS
H
0
B0
0
即
B r B0
第六章 磁介质
• H与D一样是辅助量，无明确的物理意义。
• 均匀介质中 j m j0
第六章 磁介质
[例题1]半径为R的介质球均匀磁化，磁化强度为M，求球 心处的B和H。
[解 ] 取M沿Z轴，
n
n er 为球面上任意
点的单位法向
向量。
因为：
i
i
dI dl
eI
z 0
jzeI
•对应于电介质
P
n
第六章 磁介质
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
n
h
M
l
jhI(ljn)Sij((l ln)h
) (n
i )
l
M l
M
n
i
M
n
(n
i)
n
i(n
n)
n(i
n)
i
i
M
B1
0
M
0
H5
H5
1 2
M
H4
H7
1 2
M
在2、3点，无限长螺线管外B=0，因此有：B2 B3 0 再
根据H的定义求得 H2 H3 0。
第六章 磁介质
[例题3]如图所示一沿轴向磁化的介质棒。试用安培 环路定理和磁场的高斯定理证明：(1)介质棒的中垂 面的上侧表面内外两点1、2的磁场强度H相等。问： 这两点的B是否相等？(2)介质棒轴线上的端面附近内 外两点3、4的B相等。这两点的H是否相等？
2
(cos1
磁介质解析PPT教学课件
分圆子电电流流
pm
二、弱磁介质的磁化机理
分 子固有磁 矩
pm
pmIn S 0
eI
------分子中所有的电子轨道磁 矩和自旋磁矩的矢量和
pm为分子中所有的电子轨道磁矩和自旋
磁矩的矢量和
分子固有磁矩 pmIn S 0
顺磁质分子电结构： 抗磁质分子电结构：
pm0 pm0
1. 顺磁质的磁性
分子电流
ISL d IL M d l
磁化电流与磁化电流密度有
ISSjdS
L M d l Sjd S
磁化强度M与磁化电流IS的关系
L M d l L 内 Is i Sjd S
注意：
式中S是以闭合曲线L为周界的任意曲面面积； 这是磁化电流与磁化强度的普遍关系式之一。
3. 磁化强度M与磁化电流线密度的关系 磁化电流线密度：介质表面单位长度上的磁化电流
pm
eI
有矩分子
无外磁场作用时，顺磁质分子的固有磁矩不为零
由于分子的热运动，
分
分子磁矩取向各不相同，
子 磁
整个介质不显磁性。
矩
有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用，使
分子磁矩转向外磁场的方向
pm
M
B0
MpmB
B0
B
分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致
顺磁质磁化结果，使介 质内部磁场增强，即
BB0 BrB0
2. 抗磁质的磁性 无矩分子
有外磁场作用
无外磁场作用时，抗磁质 分子中各电子的磁效应相 互抵消，分子的固有磁矩 为零。
抗磁质分子中的每个电子的
运动都相当于一个圆电流，
其角动量L与其相应的电子 磁矩pm相反。
M epm B 0
磁介质的磁化规律
外圆柱面内一点到轴的垂直距离是 I I I
r1，以r1为半径作一圆，取此圆为积 分回路，根据安培环路定理有Biblioteka Hdl H
2r1 0
dl
I
H I
2r1
B
0 H
0
I
2 r1
（2）设在圆柱体内一点到轴的垂直距离是r2，则
以r2为半径作一圆，根据安培环路定理有
H
d
l
H
2r2
0
d
l
H
2r2＝I
r 2 2
迈斯纳效应：完全抗磁性
处于迈斯纳态的超导体会表现出完美抗磁性，或超抗磁性，意思是 超导体深处（离表面好几个穿透深度的地方）的总磁场非常接近零。 亦即是它们的磁化率 = −1。抗磁性体的定义为能产生自发磁化的 物料，且磁化方向与外加场直接相反。然而，超导体中抗磁性的基 本来源与一般材料的非常不同。在一般材料中，抗磁性是原子核旁 电子的轨道自旋，与外加磁场间电磁感应的直接结果。在超导体中， 完全抗磁性的原因是表面的超导电流所引起的，电流的流动方向与
的基本物理量。
例1 在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，
已知螺绕环中的传导电流为I ，单位长度内匝数 n ，环
的横截面半径比环的平均半径小得多，磁介质的相对磁 导率为 。求环内的磁场强度和磁感应强度。
解：在环内任取一点，
过该点作一和环同心、 半径为 的圆r形回路。
r
H dl NI
式中 为N螺绕环上线圈
进动 pm
L e
进动
pm
e
L
pm
pm
B0
进动 B0
可以证明：不论电子原来 的磁矩与磁场方向之 间的夹角是何值，在外磁场 B0中，电子角动量 L进 动这的种转等向 效总 圆是 电和 流的磁磁力矩矩的M方的向方永向远构与成右B0手的螺方旋向关相系反。。
磁介质的磁化规律和机理-PPT精品文档
磁介质的磁化规律和机理
张炜
磁介质的分类
磁介质大体分为3类:
顺磁质 抗磁质 铁磁质
r m 1
磁 质 :m 0 r 1 r 1 顺 磁 质 :m 0 r 1 r 1 抗 2 3 铁 磁 质 : 0 1 (10 ~10 ) m r
c
R
C
Hc
O
R'
C'
Hபைடு நூலகம்
S'
局部的小磁滞回线
局部的小磁滞回线到处可以产生
B
H
去磁过程
B
H
d N SB dt 电 源 抵 抗 感 应 电 动 势 作 功 ： d d A I 0 d t I 0 d t I0d dt H dA N S d B S lH d B V H d B N /l 单 位 体 积 铁 芯 ， 电 源 作 功 为 ： dA da H dB V a
B0
抗磁质的磁化机制
每个分子无固有磁矩;(相互抵消) 在外场作用下,感生磁矩都与外场方向相反. 顺磁质: 抗磁效应比顺磁效应小被掩盖. 0 B B
0 0
+
V
-
+
V
-
m
f
m
0
f
超导体的迈斯纳效应
超导体的基本特性： 在低于特定温度Tc(转变温度),电阻为零; 完全抗磁(迈斯纳效应). 抗磁效应机制: 表面的超导电流产生的附加磁场将体内磁场完全 抵消.
i B
M B
I0
0
H
H nI 0
起始磁化曲线
饱和磁化强度Ms
B M H 0
张炜
磁介质的分类
磁介质大体分为3类:
顺磁质 抗磁质 铁磁质
r m 1
磁 质 :m 0 r 1 r 1 顺 磁 质 :m 0 r 1 r 1 抗 2 3 铁 磁 质 : 0 1 (10 ~10 ) m r
c
R
C
Hc
O
R'
C'
Hபைடு நூலகம்
S'
局部的小磁滞回线
局部的小磁滞回线到处可以产生
B
H
去磁过程
B
H
d N SB dt 电 源 抵 抗 感 应 电 动 势 作 功 ： d d A I 0 d t I 0 d t I0d dt H dA N S d B S lH d B V H d B N /l 单 位 体 积 铁 芯 ， 电 源 作 功 为 ： dA da H dB V a
B0
抗磁质的磁化机制
每个分子无固有磁矩;(相互抵消) 在外场作用下,感生磁矩都与外场方向相反. 顺磁质: 抗磁效应比顺磁效应小被掩盖. 0 B B
0 0
+
V
-
+
V
-
m
f
m
0
f
超导体的迈斯纳效应
超导体的基本特性： 在低于特定温度Tc(转变温度),电阻为零; 完全抗磁(迈斯纳效应). 抗磁效应机制: 表面的超导电流产生的附加磁场将体内磁场完全 抵消.
i B
M B
I0
0
H
H nI 0
起始磁化曲线
饱和磁化强度Ms
B M H 0
6.3磁介质的磁化规律资料PPT29页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
6.3磁介质的磁化规律资料
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
磁介质响应外磁场而产生磁化电流的过程课件
磁化强度
磁化程度可以用磁化强度 来表示，它反应了磁介质 在磁场中的磁化程度。
磁化过程
起始磁化
当磁场逐渐增加时，磁介 质的磁化强度也随之增加 ，直到到达饱和磁化状态 。
饱和磁化
当磁场继续增加时，磁介 质的磁化强度不再增加， 到达饱和状态。
剩余磁化
当磁场逐渐减小时，磁介 质的磁化强度不会立即消 失，而是保留一部分剩余 磁化。
磁介质响应外磁场而产生磁 化电流的过程课件
目录
• 磁介质简介 • 磁介质响应外磁场的过程 • 磁化电流的产生 • 磁介质在外磁场中的行为
目录
• 外磁场对磁介质的影响 • 磁介质响应外磁场而产生磁化电流的
实验研究
01
磁介质简介
磁介质的定义
01
磁介质
是指能够响应外磁场并产生磁化电流的物质。
02
磁化
磁化电流的应用
电磁感应
磁化电流是电磁感应现象中的重要概念。当线圈中的磁通量产生变化时，会在 线圈中产生感应电动势，进而产生感应电流。这个感应电流就是由磁化电流引 起的。
磁记录
磁化电流在磁记录技术中也有重要应用。通过改变磁介质表面的磁化方向，可 以记录和存储信息。在读取信息时，通过检测磁化电流的大小和方向，可以还 原出存储的信息。
由于磁滞现象的存在，当外磁场变化时，磁介质内部会产生能量 损耗，称为磁滞损耗。
磁滞损耗的产生
磁滞损耗的产生是由于磁畴结构产生变化时，需要克服磁畴之间的 相互作用和摩擦力，从而产生热量和能量损耗。
磁滞损耗的影响
磁滞损耗会导致设备的效率降低、温升增加等问题，因此在实际应 用中需要采取措施减小磁滞损耗。
05
磁化强度的变化
磁化强度的变化
磁介质的磁化规律
2 起始磁化曲线：Ms、 Bs分别为饱和磁化强 度和饱和磁感应强度
M H
,
0r
B H
B 0(H M ) 0M
3 磁滞回线
当外磁场由 Hm 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).
v L
mr
2v
i e ev e T 2 r 2
mvl
e 2m
v L
电子自旋磁矩
mvS
e m
v S
与角动量方向相反
若所有电子的总角动量为零，抗磁
所有电子的总角动量不为零 ，顺磁
• 考虑电子轨道运动，设电子角速度平行于外 磁场
– 求无外磁场时的角速度 0(电子只受库仑力）
➢对于各向同性线性磁介质
v
v
M mH
vv
v H
v B
v M
v
0
磁化率
v
v
B 0H 0M 0(1 m )H 0rH
➢B和M的关系为
v B
0r
v M
1
v M
相 对 磁 导 率
➢各向同性线性磁介质 m
km
m 0, 1, | m | 很小 M和B同向，顺磁质
• 对各向异性磁介质 m会因方位不同而不同，是
二阶张量
– 如铁磁质 M与H不成正比关系，甚至也不是单值关系 – M与H为非线性单值关系时，虽仍可用上述关系式定
义，但它们都不是恒量，而是H的函数，且m >>1，
M H
,
0r
B H
B 0(H M ) 0M
3 磁滞回线
当外磁场由 Hm 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).
v L
mr
2v
i e ev e T 2 r 2
mvl
e 2m
v L
电子自旋磁矩
mvS
e m
v S
与角动量方向相反
若所有电子的总角动量为零，抗磁
所有电子的总角动量不为零 ，顺磁
• 考虑电子轨道运动，设电子角速度平行于外 磁场
– 求无外磁场时的角速度 0(电子只受库仑力）
➢对于各向同性线性磁介质
v
v
M mH
vv
v H
v B
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v
0
磁化率
v
v
B 0H 0M 0(1 m )H 0rH
➢B和M的关系为
v B
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v M
1
v M
相 对 磁 导 率
➢各向同性线性磁介质 m
km
m 0, 1, | m | 很小 M和B同向，顺磁质
• 对各向异性磁介质 m会因方位不同而不同，是
二阶张量
– 如铁磁质 M与H不成正比关系，甚至也不是单值关系 – M与H为非线性单值关系时，虽仍可用上述关系式定
义，但它们都不是恒量，而是H的函数，且m >>1，
第三节 介质的磁化规律.
第六章磁介质§3 介质的磁化规律（P605）1. 一环形铁芯横截面的直径为 4.0毫米 ,环的平均半径R= 15毫米 ,环上密绕着200匝线圈(见附图),当线圈导线通有25毫安的电流时,铁芯的(相对)磁导率μ=300,求通过铁芯横截面的磁通量Φ。
解：2.一铁环中心线的周长为 30厘米，横截面积为 1.0厘米 2，在环上紧密地绕有300匝表面绝缘的导线。
当导线中通有电流32毫安时，通过环的横截面的磁通量为2.0x10-6韦伯。
求：(1)铁环内部磁感强度的大小B；(2)铁环内部磁场强度的大小H；（3）铁的磁化率Χm和（相对）磁导率μ（4）铁环的磁化强度的大小M。
解：3.一螺绕环由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成,每厘米绕有10匝;当导线中的电流为2.0安时,测得铁环内的磁感强度为1.0特斯拉。
求：（1）铁环内的磁场强度H；（2）铁环的磁极化强度J；（3）铁环的（相对）磁导率μ。
解：4.一无穷长圆柱形直导线外包一层磁导率为μ的圆筒形磁介质，导线半径为R1，磁介质的外半径为R2（见附图），导线内有电流I通过。
（1）求介质内，外的磁场强度和磁感应强度的分布，并画H-r，B-r曲线；（2）介质内，外表面的磁化面电流密度i’；（3）从磁荷观点来看，介质表面有无磁荷？解：5. 若§1习题6磁介质的磁导率μ=200，B=2.0特斯拉，求两空穴中心的H。
解：6. 一抗磁质小球的质量为 0.10克。
密度为ρ= 9.8克 /厘米3，磁化率为Χm=-1.82x10-4。
放在一个半径R= 10厘米的圆线圈的轴线上距圆心为l= 10厘米处（见附图）。
圈中载有电流I=100安。
求电流作用在这抗磁质小球上力的大小和方向。
[提示：参看§2习题13。
]解：7.附图是某种铁磁材料的起始磁化曲线，试根据这曲线求出最大磁导率μM，并绘制响应的μ-H曲线。
解：8. 附表中列出某种磁性材料的H和B的实验数据，（1）画出这种材料的起始磁化曲线；（2）求出表中所列出的各点处材料的（相对）磁导率μ；（3）求最大磁导率μM。
大学物理磁介质(老师课件)
2）硬磁材料
HC — 104～106 A/m
特点：剩余磁感应强度大 矫顽力大 不容易磁化 也不容易退磁 剩磁性强 磁滞回线宽 磁滞损耗大 应用： 适合制作永久磁铁 永磁喇叭 用于拾音器、扩音 器、麦克风、收录 音机等 B
H
3）矩磁材料： 特点：磁滞回线呈矩形状
应用：作计算机中的记忆元件 磁化时极 性的反转构成了“0”与“1”
二、铁磁质的磁化
三、铁磁性材料的分类
四、磁致伸缩
一、 铁磁质的宏观性质
1. r 1 可使原场大幅度增加 B r B 0 0 r H
2. r与磁化历史（H)有关，不是常数。 B—H和r—H曲线是非线性关系 3. 磁滞现象----B的变化落后 B (B T) 于H 的变化 4. 居里温度----铁磁性 消失的临界温度
B H
四、磁致伸缩 B变 M 磁畴方向改变 晶格间距改变
铁磁体长度和体积改变— 磁致伸缩
长度相对改变约10-5量级 温下可达10 -1
某些材料在低
磁致伸缩有一定固有频率 当外磁场变 化频率和固有频率一致时 发生共振
可用于制作激振器、超声波发生器等
磁介质与电介质的比较
无磁荷 基本场量 B
4
取回路如图，设总匝数为N H dl H 2πr NI
L
O R1 r R2
NI nI H 2πr
细螺绕环
R1 R2 r
H nI B μ H μ nI
长直螺线管亦然
M ( μr 1) H ( μr 1)nI
j M 表
代入数据
M 7.9410 A/m
· 当T > Tc时，铁磁性消失， 铁磁质顺磁质
大学物理电磁学部分磁介质的磁化和介质中的安培环路定理省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
S
0
S
q0
1
0
P dS
S
S
( 0 E
P)
def
dS
S
q0
D 0E P
SD dS q0 S
16
• B, H , M 之间旳关系
M
def
BmHFra bibliotekH M
0
B 0 (1 m )H
r
(1
m
)
B 0r H H
r 称为相对磁导率
0r 磁导率
• P、D、E 之间旳关系：
P
def
0r H
H
B 0r
r 1 m相对磁导率。
0 r 为磁导率
D
H H
电介质中
0 r E
E
在各向同性介质中 B.H 关系 ：B 0r H H
在真空 中 r 1, B0 0H
顺即磁介BB0质：Br
介质中旳磁感应强度是真空中旳r倍。
B 0 , r 1
抗磁介质: B B0,0 r 1
就要受到磁场旳力矩作用，
力矩旳方向力图使分子磁矩旳方
向沿外场转向。各分子磁矩都在一定
B0
程度上沿外磁场方向排列起来.
分子磁矩旳矢量和: m 0
从导体横截面看，导体内部分子电流两两反向，相
互抵消。导体边沿分子电流同向,未被抵消旳分子电流
沿着柱面流动 。 ⊙ B0 等效
分子电流可等 B0 效成磁介质表
( B
0 I 0
L M ) dl
M dl
L
I
L 0
L
• 定义H：磁B场 强 M度
0
12
B
( M ) dl I
L
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Hc
P'
Bm
磁滞回线
矫顽力 Hc
4 磁滞损耗
• 铁磁质在交变磁场下反复磁化时，由于磁滞 效应，磁体要发热而散失热量，这种能量损 失称为磁滞损耗。
• 可以证明：B－H图中磁滞回线所包围的“面 积”代表在一个反复磁化的循环过程中单位 体积的铁芯内损耗的能量
• 磁滞回线越胖，曲线下面积越大，损耗越大； • 磁滞回线越瘦，曲线下面积越小，损耗越小 • 证明 ，计算电源要抵抗感应电动势做功
v B0
2020/4/24
10
➢一般情况下的讨论，夹角为任意角
• 当介质处于磁场中时，每个电子磁矩都受到磁力矩
的作用
v M
mv
v B0
mv mvl mvS
mvl
e 2m
v L
mvS
e m
v S
v B0
d
v L
以轨道角动量变化为例
v M
mvl v M
Bvm0vl ddLtvMv
v L
mv
旋进，拉摩进动，只改变角动量方向，不改变其大小
2020/4/24
4
二 顺磁质的磁化
m
分子圆电流和磁矩
I
顺 磁 质 的 磁 化
52020/4/24
Is
B0
无外磁场
有外磁场
顺磁质内磁场 B B0 B'
三 抗磁质的磁化
• 抗磁质分子的固有磁矩m分子= 0 • 不存在固有磁矩规则取向引起的顺磁效应，
磁性来源？ • 抗磁性起源于电子轨道运动在外磁场下的
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v M
mvl
v B0
v dL dt
v M
mvl
v M
v L
旋进，拉摩进动，只改变角动量方向
v
B0
d
v L
d d dL ml e
dt
Lsin L 2m
dL
ml B0
sin dt
v
e 2m
v B0
mv
mvl
er2 2
v
附加角速度 和外加磁场反向
B=0 完全抗磁性 ：超导体 迈斯纳效应 超导重力仪 M=-H
• 分子磁矩：所有电子的轨道磁矩和自旋
磁矩的矢量和
• 电子轨道磁矩 mvl iSnˆ
v L
mr
2v
i e ev e T 2 r 2
mvl
e 2m
v L
电子自旋磁矩
mvS
e m
v S
与角动量方向相反
若所有电子的总角动量为零，抗磁
所有电子的总角动量不为零 ，顺磁
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• 考虑电子轨道运动，设电子角速度平行于外 磁场
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erB0 m02r eB0 m0
洛伦兹力远小 于库仑力，高 阶小量，略
Ze2
4 0r 2
e0rB0 erB0
eB0
m02r
2m0r
2m
− 考虑电子角速度反平行于外磁场，有同 样结论，的方向总与外磁场相同
➢ 电子角速度改变将引起电子磁矩改变
总是与外 磁场方向
相反
mv
er 2 2
v
e2r2 4m
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
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无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 m 0
抗
B0
m'
B0
磁 质 的 磁 化
q
F
v
m' m'
,
B0
同向时
q m' v F
,
பைடு நூலகம்
B0
反向时
抗磁质内磁场 B B0 B'
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• 在原子或分子内，一般不止有一个电子
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证明：以有闭合铁芯的螺绕环为例
• 设dt时间内，铁芯 中磁通改变为d
• 电源抵抗感应电
动势做功
dA
I0dt
I0
d dt
dt
I0d
NSB
H
nI0, n
N l
dA
I 0 d
H Nl
NSdB
SlHdB
VHdB
da dA HdB V
a da HdB 磁滞回线所包围的“面积”
6-3 磁介质的磁化规律 习题：6.3-2
一 磁化率和磁导率
6.3-4
1 磁介质的磁化规律
Ñ v v v v v
B B' I ' M B
vv
H dl
L
I0
问题
─磁场强度是一个辅助矢量 ─已知I0，先求H， ─利用H求B，需要知道H和B的关系？
2
1
➢对于各向同性线性磁介质
v
v
M mH
vv
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四 铁磁质的磁化规律
1 特点
– 其中M的值相当大； – M～H、B～H之间的关系
非线性和非单值。实验表 明，M和H间的函数关系 较复杂，且与磁化历史有 关。 – M与H、B的关系通常通过 实验测定
2 起始磁化曲线：Ms、 Bs分别为饱和磁化强 度和饱和磁感应强度
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M H
,
0r
B H
B 0(H M ) 0M
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3 磁滞回线
当外磁场由 Hm 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).
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B
Bm Q
P
Hm Br
H
O
Hm
v H
v B
v M
v
0
磁化率
v
v
B 0H 0M 0(1 m )H 0rH
➢B和M的关系为
v B
0r
v M
1
v M
相 对 磁 导 率
➢各向同性线性磁介质 m
km
m 0, 1, | m | 很小 M和B同向，顺磁质
m 0, 1, | m | 很小
M和B反向，抗磁质
vv
真空中，M=0 m 0, 1, B 0H 无磁化现象
义，但它们都不是恒量，而是H的函数，且m >>1，
其数量级为102～106
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2 磁介质分类
顺磁质 B B0（铝、氧、锰等）
抗磁质
B
B0（铜、铋、氢等）
铁磁质 B B0（铁、钴、镍等）
弱磁质 强磁性
3 两类分子
– 分子磁矩 m分子= 0 – 分子磁矩 m分子 0
无外场 有外场
m分子=0 m分子0 m分子=0 m分子0
磁滞回线 磁滞回线
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5 铁磁质磁化机制
➢磁畴
B
无
有
外
外
磁
磁
场
场
实验证明，铁磁质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。未 有外磁场时铁磁质中电子自旋磁矩可以在小范围内“自 发”排列起来，形成小的“自发磁化区”——磁畴
– 求无外磁场时的角速度 0(电子只受库仑力）
Ze2
4 0r 2
m
2 0
r
0
(
Ze2
1
)2
4 0mr3
─加外磁场，电子受库仑力、洛伦兹力（指向中
心），假设轨道的半径不变（相当于定态假设），
一般有洛伦兹力远小于库仑力
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Ze2
4 0r 2
erB0
m 2r
0
2
, 0
2 0
20
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➢磁化率m
地位和作用类似于e
• 对于各向同性线性介质m是没有量纲的标量
– 均匀介质 m是常数 – 非均匀介质m是介质中各点坐标的函数，甚至是时间
的函数
• 对各向异性磁介质 m会因方位不同而不同，是
二阶张量
– 如铁磁质 M与H不成正比关系，甚至也不是单值关系 – M与H为非线性单值关系时，虽仍可用上述关系式定