《大學(xué)物理：7-9 磁場中的磁介質(zhì).pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理：7-9 磁場中的磁介質(zhì).pdf（40頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.1/40.7.9 磁場中的磁介質(zhì) 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.2/40.1、磁介質(zhì)磁介質(zhì) 磁化強度磁化強度 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.3/40.一、物質(zhì)的分子磁矩一、物質(zhì)的分子磁矩 1.電子的電子的軌道磁矩軌道磁矩：等效成等效成圓電流圓電流：vaei/2 iSm 2 2avae /eva21avi2.電子電子自旋磁矩自旋磁矩：3.核核自旋磁矩自旋磁矩：分子磁矩分子磁矩 電子軌道磁矩電子軌道磁矩+電子

2、自旋磁矩電子自旋磁矩+核自旋磁矩核自旋磁矩 mm分子磁矩分子磁矩e作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.4/40.二、順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)二、順磁質(zhì)與抗磁質(zhì) 1.順磁質(zhì)：順磁質(zhì)：分子磁矩分子磁矩0 (亦稱分子的亦稱分子的固有磁矩固有磁矩)00B外場外場 2.電子電子自旋磁矩自旋磁矩：3.核核自旋磁矩自旋磁矩：分子磁矩分子磁矩 電子軌道磁矩電子軌道磁矩+電子自旋磁矩電子自旋磁矩+核自旋磁矩核自旋磁矩 mm分子磁矩分子磁矩0B作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.5/40.順磁質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的順磁質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的

3、附加磁感應(yīng)強度附加磁感應(yīng)強度 。二、順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)二、順磁質(zhì)與抗磁質(zhì) 1.順磁質(zhì)：順磁質(zhì)：分子磁矩分子磁矩0 (亦稱分子的亦稱分子的固有磁矩固有磁矩)00B外場外場 00B外場外場 介質(zhì)內(nèi)：介質(zhì)內(nèi)：，與與 同向，同向，。BBB0BB 00BB BsI0B磁化電流 BsI0B作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.6/40.2.抗磁質(zhì)：抗磁質(zhì)：分子磁矩分子磁矩0 (即分子的即分子的固有磁矩固有磁矩為零為零)無外磁場時：對外不顯磁性！無外磁場時：對外不顯磁性！分子中的電子的軌分子中的電子的軌 道運動將受到影響，產(chǎn)生與道運動將受到影響，產(chǎn)生與 相反相反 的

4、附加軌道磁矩的附加軌道磁矩(也稱也稱感應(yīng)磁矩感應(yīng)磁矩)！當(dāng)當(dāng) 時，時，00B0B0BeLm 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.7/40.0B抗磁質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的抗磁質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的附加磁感應(yīng)強度附加磁感應(yīng)強度 。00B外場外場 B磁化電流 BsIsI介質(zhì)內(nèi)：介質(zhì)內(nèi)：，與與 反向，反向，。BBB0BB 00BB 磁化電流磁化電流分布在磁介質(zhì)的表面。分布在磁介質(zhì)的表面。注注：導(dǎo)體中由自由電子的定向移動所產(chǎn)生的電流稱：導(dǎo)體中由自由電子的定向移動所產(chǎn)生的電流稱 作作自由電流自由電流或或傳導(dǎo)電流傳導(dǎo)電流。作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定

5、磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.8/40.三、磁化強度三、磁化強度 磁化強度：磁化強度：如何衡量磁介質(zhì)被磁化的程度如何衡量磁介質(zhì)被磁化的程度 VmMiV lim0(A m-1)sI實驗發(fā)現(xiàn)：實驗發(fā)現(xiàn)：:相對磁導(dǎo)率。相對磁導(dǎo)率。BMrm0 r:磁化率磁化率(無單位無單位)。1rm 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.9/40.在真空中：在真空中：M0，r=1，。01 rm 順磁質(zhì)：順磁質(zhì)：r 1，；0m 抗磁質(zhì)：抗磁質(zhì)：r 1，；0m 抗磁質(zhì)：抗磁質(zhì)：r B0 ；0m 抗磁質(zhì)：抗磁質(zhì)：介質(zhì)內(nèi)介質(zhì)內(nèi)B 0，稱為磁介質(zhì)的，稱為磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率。磁

6、介質(zhì)中磁介質(zhì)中 B 與與 H 同方向同方向(各向同性均勻弱磁質(zhì)各向同性均勻弱磁質(zhì))。磁介質(zhì)中磁介質(zhì)中畢薩定律畢薩定律：20 4relIdBdrr 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.23/40.例例 如圖，同軸電纜：如圖，同軸電纜：R1、R2、R3；磁介質(zhì)：各向同性、；磁介質(zhì)：各向同性、；電流；電流I沿圓柱導(dǎo)線向上均勻流去再由圓筒均勻流回。沿圓柱導(dǎo)線向上均勻流去再由圓筒均勻流回。求求H、B分布及介質(zhì)內(nèi)的分布及介質(zhì)內(nèi)的M。II1R2R3R解解 磁場分布為磁場分布為柱對稱柱對稱。作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的

7、磁介質(zhì) P.24/40.例例 如圖，同軸電纜：如圖，同軸電纜：R1、R2、R3；磁介質(zhì)：各向同性、；磁介質(zhì)：各向同性、；電流；電流I沿圓柱導(dǎo)線向上均勻流去再由圓筒均勻流回。沿圓柱導(dǎo)線向上均勻流去再由圓筒均勻流回。求求H、B分布及介質(zhì)內(nèi)的分布及介質(zhì)內(nèi)的M。rH 2 II1R2R3R解解 磁場分布為磁場分布為柱對稱柱對稱。:1Rr)(0內(nèi)內(nèi)LiLIldH221 rRI rrRIH 212 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.25/40.rH 2 II1R2R3R:21RrRLldHIrrIH 2 rr:32RrRLldHIRRRrI)()(22232

8、22 rH 2 221 rRI rRIH 212 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.26/40.rH 2 II1R2R3R:21RrRLldHIrIH 2 rrH 2:32RrRLldHIRRRrI)()(2223222 IRRrR2223223rIRRrRH 22223223 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.27/40.rH 2 II1R2R3R:3Rr LldHII 0HrHB rRI 2102 rI 2 rIRRrR 202223223 0)(1Rr)(21RrR)(32RrR)(3Rr

9、 rIRRrRH 22223223 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.28/40.rH 2 II1R2R3R:3Rr LldHII 0HrHB rRI 2102 rI 2 rIRRrR 202223223 0)(1Rr)(21RrR)(32RrR)(3Rr 磁介質(zhì)內(nèi)：磁介質(zhì)內(nèi)：MrIH 2 rI 2)1(0 Hm (解畢)作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.29/40.有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：自由電流自由電流(傳導(dǎo)電流傳導(dǎo)電流)I0i 分布分布)(0內(nèi)內(nèi)Li

10、LIldH?H磁介質(zhì)內(nèi)：磁介質(zhì)內(nèi)：MrIH 2 rI 2)1(0 Hm (解畢)作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.30/40.?sj有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：有磁介質(zhì)時求磁場問題的一般方法：自由電流自由電流(傳導(dǎo)電流傳導(dǎo)電流)I0i 分布分布)(0內(nèi)內(nèi)LiLIldH?H?BHMm HB?MnseMj作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.31/40.1.H 的安培環(huán)路定理：的安培環(huán)路定理：)(0內(nèi)內(nèi)LiLIldH?sj?H?BHMm HB?MnseMj作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7

11、.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.32/40.(The end)1.H 的安培環(huán)路定理：的安培環(huán)路定理：2.H、B、M 間的關(guān)系：間的關(guān)系：)(0內(nèi)內(nèi)LiLIldH,BMrm0 HMm,HB 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.33/40.3 3 鐵磁質(zhì)及其磁化特性鐵磁質(zhì)及其磁化特性 作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.34/40.一、鐵磁質(zhì)的磁化特性一、鐵磁質(zhì)的磁化特性 I接測量儀器 鐵磁質(zhì)：鐵磁質(zhì)：r 1 BoHsB oHmax 1 HB 鐵磁質(zhì)的鐵磁質(zhì)的r不再為一常數(shù)。不再為一常數(shù)。作者

12、：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.35/40.鐵磁質(zhì)的磁滯現(xiàn)象：鐵磁質(zhì)的磁滯現(xiàn)象：Bs：飽和磁感應(yīng)強度：飽和磁感應(yīng)強度 Hs：飽和磁場強度：飽和磁場強度 Hc：矯頑力：矯頑力 Br：剩余磁感應(yīng)強度：剩余磁感應(yīng)強度 sBrBcHcHBHosH作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.36/40.例例 試判斷下列起始磁化曲線所對應(yīng)的磁介質(zhì)類型。試判斷下列起始磁化曲線所對應(yīng)的磁介質(zhì)類型。BoHabHB0 cHB a：鐵磁質(zhì)；：鐵磁質(zhì)；b：順磁質(zhì)：順磁質(zhì)(0 )；c：抗磁質(zhì)：抗磁質(zhì)(0 )；作者：楊茂田作者：楊茂田

13、 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.37/40.二、磁疇二、磁疇 0BB 鐵磁質(zhì)內(nèi)電子間因自旋引起的鐵磁質(zhì)內(nèi)電子間因自旋引起的 相互作用非常強烈，其內(nèi)形成很相互作用非常強烈，其內(nèi)形成很 多小區(qū)域即多小區(qū)域即磁疇磁疇。磁疇中電子的。磁疇中電子的 自旋磁矩自旋磁矩排列整齊，具有較強的排列整齊，具有較強的 磁性。稱作磁性。稱作自發(fā)磁化自發(fā)磁化。當(dāng)溫度升高到當(dāng)溫度升高到Tc時，鐵磁性消時，鐵磁性消 失，退化為順磁質(zhì)，失，退化為順磁質(zhì)，Tc為為居里溫居里溫 度度或或居里點居里點。鐵：鐵：Tc1043K。作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì)

14、 P.38/40.三、鐵磁性材料三、鐵磁性材料 1.軟磁材料軟磁材料 BHo特點：特點：r、Bs 較大，矯頑力較大，矯頑力Hc 和剩磁和剩磁 Br 較小，磁滯特較小，磁滯特 性不明顯。性不明顯。如：如：純鐵純鐵、坡莫合金坡莫合金、硅鋼硅鋼等。等。用途：用途：電磁鐵、變壓器、交流電磁鐵、變壓器、交流 電動機、交流發(fā)電機等電動機、交流發(fā)電機等 電器中的鐵芯。電器中的鐵芯。作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.39/40.2.硬磁材料硬磁材料 BHo特點：特點：剩磁剩磁 Br 和矯頑力和矯頑力Hc 較較 大，磁滯特性顯著。大，磁滯特性顯著。如：如：碳鋼碳鋼、鋁鎳鈷合金鋁鎳鈷合金、鋁鋼鋁鋼 等。等。用途：用途：磁電式儀表中的永久性磁電式儀表中的永久性 磁鐵。磁鐵。作者：楊茂田作者：楊茂田 Chapter 7.恒定磁場 7-9 磁場中的磁介質(zhì) P.40/40.3.矩磁材料鐵氧體矩磁材料鐵氧體 特點：特點：r 較大，磁滯回線近似較大，磁滯回線近似 為一矩形。為一矩形。又稱又稱凎金凎金，由，由Fe2O3、NiO、ZnO、MnO等粉末混合燒結(jié)等粉末混合燒結(jié) 而成。而成。用途：用途：記憶元件，也可作為天記憶元件，也可作為天 線和電感中的鐵芯。線和電感中的鐵芯。BHo