chapter1 物質(zhì)磁性概述課件.ppt

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1、第一節(jié)基本磁學量第二節(jié)磁化狀態(tài)下磁體中的靜磁能量第三節(jié)物質(zhì)按磁性分類第四節(jié)磁性材料的磁化曲線和磁滯回線返回放映結束第一章物質(zhì)磁性概述一、磁矩μm(magneticmoment)永磁體總是同時出現(xiàn)偶數(shù)個磁極。磁體無限小時，體系定義為磁偶極子磁偶極矩：方向：-m指向+m單位：Wb?m+m-ml第一節(jié)基本磁學量(仿照靜電學)德國亥姆霍茲聯(lián)合會研究中心的研究人員在德國德累斯頓大學、圣安德魯斯大學、拉普拉塔大學及英國牛津大學同事的協(xié)作下，首次觀測到磁單極子的存在，及這些磁單極子在一種實際材料中出現(xiàn)的過程。該研究成果發(fā)表在2009年9月3日出版的《科學》雜志上。用環(huán)形電流描述磁偶極

2、子：磁矩：單位：A?m2二者的物理意義：表征磁偶極子磁性強弱與方向電子的軌道運動相當于一個恒定的電流回路，必有一個磁矩（軌道磁矩），但自旋也會產(chǎn)生磁矩（自旋磁矩），自旋磁矩是基本粒子的固有磁矩。二、磁化強度M(magnetization)（描述宏觀磁體磁性強弱程度）單位體積的磁體內(nèi)，所有磁偶極矩的jm或磁矩μm的矢量和，分別為：磁極化強度：磁化強度：二者物理意義：描述磁體被磁化的方向與強度比磁化強度σ:單位質(zhì)量磁體內(nèi)具有的磁矩矢量和。三、磁場強度H與磁感應強度B均為描述空間任意一點的磁場參量（矢量）1、H：靜磁學定義H為單位點磁荷在該處所受的磁場力的大小，方向與正磁荷在

3、該處所受磁場力方向一致。計算磁偶極子產(chǎn)生的磁場強度：如圖有：r-m+ml·空間某一點的磁位勢：H沿r方向以及使θ角增加方向的分量計算：在球坐標系中：由于矢量H沿任何方向的分量等于磁位勢在該方向上單位長度的減少率，故H沿r方向和沿角增加方向的分量分別是：：在從－m到＋m的位移矢量延長線上：在l的中垂面上實際應用中，往往用電流產(chǎn)生磁場，常見的幾種電流產(chǎn)生磁場的形式為：(1)無限長載流直導線：方向是切于與導線垂直的且以導線為軸的圓周。(2)直流環(huán)形線圈圓心：r為環(huán)形圓圈半徑，方向由右手螺旋法則確定。(3)無限長直流螺線管：n：單位長度的線圈匝數(shù)，方向沿螺線管的軸線方向。規(guī)定H

4、的單位在SI制中，用1A的電流通過直導線，在距離導線r=米處，磁場強度即為1A/m。2、磁感應強度BSI制中，自由真空中M=0，B與H平行，磁體內(nèi)部，B與H不一定平行，單位：B：T或Wb?m－2；H：A/m；M：A/m；J：Wb?m－2H只是一個輔助量，通常用來計算電流的磁效應，涉及磁場與其它物理量的相互作用時，一般需要使用磁感應強度B。磁學量的單位制：使用Gauss單位制時，此時，B的單位為G或Gs，H的單位為Oe，μ0=1G/Oe4πM的單位為G，4πM為非有理化的磁化強度。SI制與Gauss制間的轉換B：1G=10-4TH：103A?m-1的H有4πOe的值，10

5、3/4πA?m-1=79.577A?m-1=1Oe和磁矩μm：在Gauss單位制中μ0=1G/Oe，則磁偶極矩與磁矩無差別，通稱為磁矩，單位為電磁單位（e.m.u）1e.m.u(磁偶極矩)＝4π×10－10Wb?m1e.m.u(磁矩)＝10－3A?m2J:1G=4π×10-4TM:1G=103A?m-1磁化強度M和磁極化強度J：Gauss單位制中，磁極化強度（J）與磁化強度（M）相同，單位：G四：磁化率χ與磁導率μ磁體置于外磁場中磁化強度M將發(fā)生變化（磁化）。其中χ稱為磁體的磁化率，是單位H在磁體內(nèi)感生的M，表征磁體磁化難易程度的一個磁學量。定義：μ＝（1＋χ)＝B/μ

6、0H(相對磁導率，表征磁體磁性、導磁性及磁化難易程度）單位：無量綱SI制中,絕對磁導率：μ絕對＝B/H單位：T?m/A或H/m∴μ＝μ絕對/μ0磁導率的不同定義：1、起始磁導率μi2、最大磁導率μmax3、復數(shù)磁導率4、振幅磁導率μa6、可逆磁導率μrev所有磁導率的值都是H的函數(shù)：5、增量磁導率μΔ一、外磁場能H磁體由于本身的磁偶極矩jm與H間的相互作用，產(chǎn)生一力矩：第二節(jié)磁化狀態(tài)下磁體中的靜磁能量θ=0°，L最小，處于穩(wěn)定狀態(tài)θ≠0，L≠0，不穩(wěn)定，會使磁體轉到與H方向一致，這就要做功，相當于使磁體在H中位能降低。即：磁體在磁場中磁位能：（逆時針方向為正）∴單位體積

7、中外磁場能（即磁場能量密度）FH是各向異性的能量二、退磁場與退磁能量1、退磁場有限幾何尺寸的磁體在外磁場中被磁化后，表面將產(chǎn)生磁極，從而使磁體內(nèi)部存在與磁化強度M方向相反的一種磁場，起減退磁化的作用，稱為退磁場Hd。其中N為退磁因子，只與磁體幾何形狀有關。退磁場Hd產(chǎn)生條件：（1）n·M≠0（2）divM≠0Hd的大小與磁體形狀及磁極強度有關。若磁化均勻，則Hd也均勻，且與M成正比：2、簡單幾何形狀磁體的退磁因子N對于旋轉橢球體，三個主軸方向退磁因子之和：由此可求出：球體：N=1/3細長圓柱體：Na=Nb=1/2,Nc=0薄圓板體：Na=