chapter1 物質(zhì)磁性概述課件.ppt

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1、第一節(jié)基本磁學(xué)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(jié)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(xué)量(仿照靜電學(xué))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(xué)、圣安德魯斯大學(xué)、拉普拉塔大學(xué)及英國牛津大學(xué)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(shí)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(xué)》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(qiáng)弱與方向電子的軌道運(yùn)動相當(dāng)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(qiáng)度M(magnetization)（描述宏觀磁體磁性強(qiáng)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(qiáng)度：磁化強(qiáng)度：二者物理意義：描述磁體被磁化的方向與強(qiáng)度比磁化強(qiáng)度σ:單位質(zhì)量磁體內(nèi)具有的磁矩矢量和。三、磁場強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B均為描述空間任意一點(diǎn)的磁場參量（矢量）1、H：靜磁學(xué)定義H為單位點(diǎn)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(qiáng)度：如圖有：r-m+ml·空間某一點(diǎn)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(biāo)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(shí)際應(yīng)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(dǎo)線：方向是切于與導(dǎo)線垂直的且以導(dǎo)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(dǎo)線，在距離導(dǎo)線r=米處，磁場強(qiáng)度即為1A/m。2、磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)，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(yīng)強(qiáng)度B。磁學(xué)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(qiáng)度。SI制與Gauss制間的轉(zhuǎn)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?zé)o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(qiáng)度M和磁極化強(qiáng)度J：Gauss單位制中，磁極化強(qiáng)度（J）與磁化強(qiáng)度（M）相同，單位：G四：磁化率χ與磁導(dǎo)率μ磁體置于外磁場中磁化強(qiáng)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(xué)量。定義：μ＝（1＋χ)＝B/μ

6、0H(相對磁導(dǎo)率，表征磁體磁性、導(dǎo)磁性及磁化難易程度）單位：無量綱SI制中,絕對磁導(dǎo)率：μ絕對＝B/H單位：T?m/A或H/m∴μ＝μ絕對/μ0磁導(dǎo)率的不同定義：1、起始磁導(dǎo)率μi2、最大磁導(dǎo)率μmax3、復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率4、振幅磁導(dǎo)率μa6、可逆磁導(dǎo)率μrev所有磁導(dǎo)率的值都是H的函數(shù)：5、增量磁導(dǎo)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(zhuǎn)到與H方向一致，這就要做功，相當(dāng)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?yàn)檎鄦挝惑w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(qiáng)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(guān)。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(qiáng)度有關(guān)。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(zhuǎn)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(xì)長圓柱體：Na=Nb=1/2,Nc=0薄圓板體：Na=