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《物質(zhì)磁性概述課件.ppt》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
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(shí)出現(xiàn)偶數(shù)個(gè)磁極。磁體無(wú)限小時(shí),體系定義為磁偶極子偶極矩:方向:-m指向+m單位:Wb?m+m-ml第一節(jié)基本磁學(xué)量思考:磁體內(nèi)、外部H和B的取向有無(wú)不同?(仿照靜電學(xué))用環(huán)形電流描述磁偶極子:磁矩:?jiǎn)挝唬篈?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(dòng)相當(dāng)于一個(gè)恒定的電流回路,必有一個(gè)磁矩(軌道磁矩),但自旋也會(huì)產(chǎn)生磁矩(自旋磁矩),自旋磁矩是基本粒子的固有磁矩
2、。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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)力的大小,方向與正磁荷在該處所受磁場(chǎng)力方向一致。σspecificmagnetizationHmagneticfieldBmagneticfluxdensity計(jì)算磁偶極子產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度:如圖有:r-m+ml·
3、磁位勢(shì):H沿r方向及使θ角增加方向的分量計(jì)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(shì)在該方向上單位長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng),常見(jiàn)的幾種電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的形式為:(1)無(wú)限長(zhǎng)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(wú)限長(zhǎng)直流螺線管:n:?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的線圈匝數(shù),方向沿螺線管的軸線方向。規(guī)定H的單位在SI制中,用1A的電流通過(guò)直導(dǎo)線,在距離導(dǎo)線r=米處,磁場(chǎng)強(qiáng)度即為1A/m
4、。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(gè)輔助量,通常用來(lái)計(jì)算電流的磁效應(yīng),涉及磁場(chǎng)與其它物理量的相互作用時(shí),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(shí),此時(shí),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,103/4πA?m-1=79.577A?m-1=1Oe和磁矩μ:在Gauss單位
5、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(chǎng)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(gè)磁學(xué)量。定義:μ=(1+χ)=B/μ0H(相對(duì)磁導(dǎo)率,表征磁體磁性、導(dǎo)磁性及磁化難易程度)單位:無(wú)量綱SI制
6、中,絕對(duì)磁導(dǎo)率:μ絕對(duì)=B/H單位:T?m/A或H/m∴μ=μ絕對(duì)/μ0χsusceptibilityμpermeability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(chǎng)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(huì)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(chǎng)中磁位能:(逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎鄦挝惑w積中外磁場(chǎng)能
7、(即磁場(chǎng)能量密度)FH是各向異性的能量二、退磁場(chǎng)與退磁能量1、退磁場(chǎng)有限幾何尺寸的磁體在外磁場(chǎng)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(chǎng),起減退磁化的作用,稱為退磁場(chǎng)Hd。Hd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:其中N為退磁因子,只與磁體幾何形狀有關(guān)。2、簡(jiǎn)單幾何形狀磁體的退磁因子N對(duì)于旋轉(zhuǎn)橢球體,三個(gè)主軸方向退磁因子之和:由此可求出:球體:N=1/3細(xì)長(zhǎng)圓柱體:Na=Nb=1/2,Nc=0薄圓板體:Na=Nb=0,Nc=1abcXYZ3、退磁場(chǎng)能量指磁體在它自身的Hd中所具有的能量適用條件:磁
8、體內(nèi)部均勻