《物質(zhì)的磁性》PPT課件

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1、§15.1磁介質(zhì)對磁場的影響§15.2原子的磁矩§15.3磁介質(zhì)的磁化§15.4H的環(huán)路定理§15.5鐵磁質(zhì)第15章磁場中的磁介質(zhì)(magneticmediuminmagneticfield)11.磁介質(zhì):能影響磁場的物質(zhì)稱磁介質(zhì)。2.磁化:磁介質(zhì)在磁場中呈現(xiàn)磁性的現(xiàn)象?！?5.1磁介質(zhì)對磁場的影響磁介質(zhì)發(fā)生磁化，產(chǎn)生附加磁場B’NSBoB’BBo外場B’附加場B磁介質(zhì)中的場實驗發(fā)現(xiàn)：磁介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度：注意：?r只與磁介質(zhì)的種類有關(guān)。3.磁介質(zhì)分類:順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)弱磁質(zhì)2磁介質(zhì)由大量分子或原子組成分子內(nèi)電子繞核旋轉(zhuǎn)分子電流ii磁矩m=iSen無外場Bo時

2、，分子的磁矩排列雜亂無章，有外場Bo時，分子磁矩沿外場轉(zhuǎn)向，分子磁矩的矢量和介質(zhì)內(nèi)分子磁矩的矢量和Bo§16.3磁介質(zhì)的磁化§15.2原子的磁矩3從導(dǎo)體橫截面看，導(dǎo)體內(nèi)部分子電流兩兩反向，相互抵消。導(dǎo)體邊緣分子電流同向。等效分子電流可等效成磁介質(zhì)表面的磁化電流Is，Is產(chǎn)生附加磁場B’。IsBo⊙BoB’Is→B’影響磁場→磁化電流Is可產(chǎn)生附加磁場B’，但無熱效應(yīng)，因為無宏觀電荷的移動，磁化電流束縛在介質(zhì)表面上，不可引出，因此，磁化電流也稱為束縛電流。4一、問題的提出在真空中的安培環(huán)路定理中：將其應(yīng)用在磁介質(zhì)中時，?I為所有電流的代數(shù)和；如果求B需用磁化電流I

3、s，不方便求?！?5-4.磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理二、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁場強(qiáng)度沿閉合路徑的線積分，等于環(huán)路所包圍的傳導(dǎo)(自由）電流的代數(shù)和。定義----磁場強(qiáng)度5①.H是為消除磁化電流的影響而引入的，它是一個輔助物理量。幾點(diǎn)說明②.若磁場強(qiáng)度的單位安培/米，A/m不一定環(huán)路上各點(diǎn)的H為0，因為H是環(huán)路內(nèi)、外電流共同產(chǎn)生的。③.若不一定環(huán)路內(nèi)無電流。χm-----磁化率④6三、應(yīng)用介質(zhì)中安培環(huán)路定理解題方法1.場對稱性分析；2.選取環(huán)路；3.求環(huán)路內(nèi)傳導(dǎo)電流的代數(shù)和?Ic；4.由求H；由求B；7解：由螺線管的磁場分布可知，管內(nèi)的場各處均勻一致，管外的場為0；IB

4、RHr作abcda矩形回路，回路內(nèi)的傳導(dǎo)電流代數(shù)和為：在環(huán)路上應(yīng)用介質(zhì)中的環(huán)路定理：abcd例題:一無限長直螺線管，單位長度上的匝數(shù)為n，螺線管內(nèi)充滿相對磁導(dǎo)率為?r的均勻磁介質(zhì)。導(dǎo)線圈內(nèi)通電流I，求管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度。8IBRHrabcd有9一、磁介質(zhì)的磁化曲線不同磁介質(zhì)的磁化曲線不同抗磁介質(zhì)鐵磁介質(zhì)順磁介質(zhì)Bo§15-5鐵磁質(zhì)順磁介質(zhì)與抗磁介質(zhì)的B與H具有線性關(guān)系，磁化曲線為直線，鐵磁質(zhì)B與H無線性關(guān)系，磁化曲線為曲線。二、鐵磁質(zhì)的特性非線性:B和H不是線性關(guān)系。磁導(dǎo)率μ不是一個常量，2.高μ值:有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時可以使磁場增強(qiáng)μrH10三、鐵磁介質(zhì)的

5、磁化機(jī)制磁疇鐵磁質(zhì)內(nèi)存在許多自發(fā)磁化的小區(qū)域，稱為磁疇。磁疇的大小、形狀不一，磁疇的體積約為10-12m3。在無外磁場時，各磁疇排列雜亂無章，鐵磁質(zhì)不顯磁性；在外磁場中，各磁疇沿外場轉(zhuǎn)向，介質(zhì)內(nèi)部的磁場迅速增加，在鐵磁質(zhì)充磁過程中伴隨著發(fā)聲、發(fā)熱。Bo11隨著外磁場增加，能夠提供轉(zhuǎn)向的磁疇越來越少，鐵磁質(zhì)中的磁場增加的速度變慢，最后外磁場再增加，介質(zhì)內(nèi)的磁場也不會增加，鐵磁質(zhì)達(dá)到磁飽和狀態(tài)。磁飽和狀態(tài)HBoabcd起始磁化曲線12四、磁滯回線觀察當(dāng)外磁場變化一個周期時，鐵磁質(zhì)內(nèi)部的磁場變化曲線；起始磁化曲線為OCBHOC當(dāng)外磁場減小時，介質(zhì)中的磁場并不沿起始磁化

6、曲線返回，而是滯后于外磁場變化——磁滯現(xiàn)象。當(dāng)外磁場為0時，介質(zhì)中的磁場并不為0，有一剩磁Br;矯頑力——加反向磁場Hc，使介質(zhì)內(nèi)部的磁場為0，繼續(xù)增加反向磁場，介質(zhì)達(dá)到反向磁飽和狀態(tài)；改變外磁場為正向磁場，不斷增加外場，介質(zhì)又達(dá)到正向磁飽和狀態(tài)。磁化曲線形成一條磁滯回線。Br-HcHc13五、鐵磁材料分類1.軟磁材料磁滯回線細(xì)長，剩磁很小。如：軟鐵、坡莫合金、鐵鎳合金等。由于軟磁材料磁滯損耗小，適合用在交變磁場中，如變壓器鐵芯、繼電器、電動機(jī)轉(zhuǎn)子、定子都是用軟件磁性材料制成。2.硬磁性材料磁滯回線較粗，剩磁很大，這種材料充磁后不易退磁，適合做永久磁鐵。如碳鋼、

7、鋁鎳鈷合金和鋁鋼等?？捎迷诖烹娛诫姳怼⒂来艙P(yáng)聲器、耳機(jī)以及雷達(dá)中的磁控管等。143.非金屬氧化物----鐵氧體磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料，剩磁接近于磁飽合磁感應(yīng)強(qiáng)度，具有高磁導(dǎo)率、高電阻率。它是由Fe2O3和其他二價的金屬氧化物等粉末混合燒結(jié)而成。應(yīng)用：作計算機(jī)中的記憶元件磁化時極性的反轉(zhuǎn)構(gòu)成了“0”與“1”15六、退磁方法1.加熱法當(dāng)鐵磁質(zhì)的溫度升高到某一溫度時，磁性消失，由鐵磁質(zhì)變?yōu)轫槾刨|(zhì)，該溫度為居里溫度tc。當(dāng)溫度低于tc時，又由順磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁質(zhì)。鐵的居里溫度tc=770°C；30%的坡莫合金居里溫度tc=70°C利用鐵磁質(zhì)具有居里溫度的特點(diǎn)，可將其

8、制作溫控元件，如電飯鍋自