大學物理第17磁介質

1、17.1、17.2 磁介質對磁場的影響磁介質對磁場的影響B(tài)IIoBII真空真空介質介質1.磁介質磁介質:實體物質在磁場作用下呈現磁性實體物質在磁場作用下呈現磁性,該物體稱磁介質。該物體稱磁介質。2.磁化磁化:磁介質在磁場中呈現磁性的現象稱為磁化。磁介質在磁場中呈現磁性的現象稱為磁化。BBBo一、磁介質中的磁感應強度一、磁介質中的磁感應強度3.磁介質中的磁感應強度磁介質中的磁感應強度:Bo載流體在真空中產生的磁感應強度；載流體在真空中產生的磁感應強度；B磁化電流產的附加磁感應強度；磁化電流產的附加磁感應強度；B介質內的合磁感應強度；介質內的合磁感應強度；實驗發(fā)現：實驗發(fā)現：磁介質中的磁感應強度：

2、磁介質中的磁感應強度：orBB稱磁介質的相對磁導率r稱磁介質的絕對磁導率 or注意：注意： r只與磁介質的種類有關。只與磁介質的種類有關。4.磁介質分類磁介質分類:第一類第一類:順磁質和抗磁質順磁質和抗磁質, 磁化后產的磁性都很弱磁化后產的磁性都很弱,屬于弱磁材料屬于弱磁材料;(1)順磁質順磁質:方向一致稱順磁質與 BBo如如:鋁、鋁、 氧氧 等。等。順磁質順磁質 r如：如：氧、鋁等氧、鋁等（r=1 10-5）抗磁質抗磁質 r如：如：銅銅r=1 10-5方向相反稱抗磁質與 BBo(2)抗磁質抗磁質:如如:汞、銅、氫等汞、銅、氫等鐵磁質鐵磁質 r1 ,如如 :純鐵純鐵（r= 10）第二類第二類:

3、鐵磁質鐵磁質, 磁化后能產生極強的磁性磁化后能產生極強的磁性,是強磁性材料。是強磁性材料。如如:純鐵、硅鋼、坡莫合金。純鐵、硅鋼、坡莫合金。17.4 磁介質中的安培環(huán)路定磁介質中的安培環(huán)路定理理dIMdrLI0BBBo有磁介質時的恒定磁場中，任意點磁感應強度：有磁介質時的恒定磁場中，任意點磁感應強度：IrBL 0d siIIo 自由電流自由電流 Io的的磁場磁場 束縛束縛(磁化）電流磁化）電流I 磁場磁場 安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理:LsrdMIIrMBLd)(0 LLIld)MB(00 MBH 0 定義定義磁場強度磁場強度 LLIl dH0 在穩(wěn)恒磁場中，磁場強度矢量沿任一閉合路徑在穩(wěn)恒磁場中

4、，磁場強度矢量沿任一閉合路徑的線積分（即環(huán)流）等于包圍在環(huán)路內各傳導電的線積分（即環(huán)流）等于包圍在環(huán)路內各傳導電流電流的代數和，而與磁化電流無關。流電流的代數和，而與磁化電流無關。單位單位：安培：安培/米米(A/m)HB 無限長直電流的磁場無限長直電流的磁場圓電流中心的磁場圓電流中心的磁場長螺線管電流中部的磁場長螺線管電流中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場環(huán)形長螺線管中部的磁場aIH 2 RIH2 nIH nIH aIB 2 RIB2 nIBnIB無限大均勻磁介質中磁場的畢無限大均勻磁介質中磁場的畢 薩定律薩定律34rrlIdBd llrrlIdBdB34 0Il dHL0 l dEL 0qSd

5、DS0 SdBS DEHB EBDH 1 例例1 一環(huán)形螺線管，管內充滿磁導率為一環(huán)形螺線管，管內充滿磁導率為，相對磁導，相對磁導率為率為r的順磁質。環(huán)的橫截面半徑遠小于環(huán)的半徑。的順磁質。環(huán)的橫截面半徑遠小于環(huán)的半徑。單位長度上的導線匝數為單位長度上的導線匝數為n。 求：環(huán)內的磁場強度和磁感應強度求：環(huán)內的磁場強度和磁感應強度rHl dHL 2 NI rNIH 2 nI HHBr 0 rO解：解：例例2 一無限長載流圓柱體，通有電流一無限長載流圓柱體，通有電流I ，設電流，設電流 I 均勻分布在整個橫截面上。柱體的磁導率為均勻分布在整個橫截面上。柱體的磁導率為，柱，柱外為真空。外為真空。求：

6、柱內外各區(qū)域的磁場強度和磁感應強度。求：柱內外各區(qū)域的磁場強度和磁感應強度。解：解：IR0 I rH Rr rHl dHL 2 I IRr22 22 RIrH 22 RIrB 在分界面上在分界面上H 連續(xù)連續(xù), B 不連續(xù)不連續(xù)Rr IrH 2rIH 2 rIB 20 IR0 Hr HRrRI 2OBRrRI 2ORI 203. 有有剩磁、磁飽和及磁滯現象剩磁、磁飽和及磁滯現象。鐵磁質的特性鐵磁質的特性2. 有很大的磁導率有很大的磁導率。 放入線圈中時可以使磁場增強放入線圈中時可以使磁場增強102 104倍。倍。4.溫度超過溫度超過居里點居里點時，鐵磁質轉變?yōu)轫槾刨|。時，鐵磁質轉變?yōu)轫槾刨|。1

7、. 磁導率磁導率不是一個常量不是一個常量，它的值不僅決定于原線，它的值不僅決定于原線 圈中的電流，還決定于鐵磁質樣品磁化的歷史。圈中的電流，還決定于鐵磁質樣品磁化的歷史。 B 和和H 不是線性關系。不是線性關系。17、5 鐵磁質鐵磁質初始磁初始磁化曲線化曲線a.bcdBOH.SBSHe.rB fCHSB .SH 矯頑力矯頑力CH 飽和磁感應強度飽和磁感應強度磁滯回線磁滯回線剩剩 磁磁rB1、磁滯回線、磁滯回線2 2、磁、磁 疇疇 根據現代理論，鐵磁質相鄰原子的電子之間存根據現代理論，鐵磁質相鄰原子的電子之間存在很強的在很強的“交換耦合作用交換耦合作用”，使得在無外磁場作用，使得在無外磁場作用時

8、，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內自發(fā)地平行排列，時，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。形成自發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。 這些區(qū)域稱為這些區(qū)域稱為“磁疇磁疇”多晶磁疇結構多晶磁疇結構 示意圖示意圖臨界溫度臨界溫度(鐵磁質的鐵磁質的居里點居里點) 每種磁介質當溫度升高到一定程度時，由高磁每種磁介質當溫度升高到一定程度時，由高磁導率、磁滯、磁致伸縮等一系列特殊狀態(tài)全部消失，導率、磁滯、磁致伸縮等一系列特殊狀態(tài)全部消失，而變?yōu)轫槾判浴６優(yōu)轫槾判?。不同鐵磁質具有不同的轉變溫度不同鐵磁質具有不同的轉變溫度如：鐵為如：鐵為 1040K，鈷為，鈷為 1390K， 鎳為

9、鎳為 630K 用磁疇理論可以解釋鐵磁質的磁化過程、磁用磁疇理論可以解釋鐵磁質的磁化過程、磁滯現象、磁滯損耗以及居里點。滯現象、磁滯損耗以及居里點。3、鐵磁質的分類及其應用、鐵磁質的分類及其應用軟磁材料作變壓器的。軟磁材料作變壓器的。純鐵，硅鋼坡莫合金純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。，鐵氧體等。 r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應強度大，感應強度大，矯頑力矯頑力(Hc)小，磁滯回線的面積窄而小，磁滯回線的面積窄而長，損耗?。ㄩL，損耗?。℉dB面積小）。面積?。＿€用于繼電器、電機、以及各種高頻電磁元件還用于繼電器、電機、以及各種高頻電磁元件的磁芯、磁棒。的磁芯、磁棒。HBcH cH(1)軟磁材料軟磁材料(2)硬磁材料硬磁材料作永久磁鐵作永久磁鐵鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金(3)矩磁材料矩磁材料作存儲元件作存儲元件Br=BS ，Hc不大，磁滯回線是矩形。不大，磁滯回線是矩形。用于用于計算機中的計算機中的記憶元件記憶元件，磁化時極性的反轉構成磁化時極性的反轉構成了了“0”與與“1”HBCHCH 矯頑力矯頑力(Hc)大（大（102A/m)，剩磁剩磁Br大大磁滯回線的面積大，損耗大。磁滯回線的面積大，損耗大。還用于磁電式電表中的永磁鐵。還用于磁電式電表中的永磁鐵。耳機中的永久磁鐵，