有磁介質(zhì)時(shí)的磁場(chǎng)課件

1、磁矩受到磁力矩第五章 有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場(chǎng)磁介質(zhì)(有分子原子結(jié)構(gòu)的實(shí)物)概述電子繞軌有磁矩電子自旋有磁矩核子運(yùn)動(dòng)有磁矩磁矩?zé)o序變有序有序產(chǎn)生附加場(chǎng) 介質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)重分布: 磁介質(zhì)磁化的微觀解釋導(dǎo)出介質(zhì)中安培環(huán)路定理和高斯定理 5.1 磁介質(zhì)(magnetic medium)一.磁介質(zhì)內(nèi)分子的磁矩介質(zhì)分子原子核: 核磁矩電子:軌道磁矩自旋磁矩介質(zhì)分子的磁矩 等效為分子電流 .(molecular current) .磁矩 .原子核磁矩?cái)?shù)值約為電子磁矩的千分之一，在研究介質(zhì)磁性時(shí)，可以不予考慮。 二.磁介質(zhì)的磁化(magnetization) (一)順磁質(zhì)分子固有磁矩?zé)o外磁場(chǎng)時(shí)分子熱運(yùn)動(dòng)磁矩亂取向?qū)ν?/p>

2、無(wú)磁性不完全順磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)加強(qiáng),順磁質(zhì)被磁鐵所吸引有外磁場(chǎng)時(shí)磁化電流及其磁場(chǎng)鋁,錳,氧等(二)抗磁質(zhì)單電子 的進(jìn)動(dòng)抗磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)減弱,抗磁質(zhì)被磁鐵所排斥分子感應(yīng)磁矩銅,銀,氫等(三)磁化強(qiáng)度矢量(magnetization intensity vector)每個(gè)分子的磁矩 對(duì)所有分子,磁矩排列的有序度 磁介質(zhì)被磁化的程度1.定義:單位:2.磁化強(qiáng)度 與磁化電流的關(guān)系與閉合回路L所套連的磁化電流為磁介質(zhì)內(nèi)部磁化體電流的面密度為宏觀小微觀大的體積元設(shè)由于磁化而與 套連的分子電流為 ,則磁介質(zhì)表面磁化面電流的線密度為對(duì)各向同性均勻線性磁介質(zhì):引入一個(gè)輔助矢量! 如何求磁介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)的總磁場(chǎng) ?比如：如何用

3、環(huán)路定理求磁介質(zhì)內(nèi)的磁場(chǎng) ?思考： (二)對(duì)各向同性均勻線性磁介質(zhì):磁介質(zhì)的磁性能方程二.有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場(chǎng)定理(一) 的環(huán)路定理:(二)磁場(chǎng)的Gauss定理:5.2 有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場(chǎng)一.磁場(chǎng)強(qiáng)度(magenetic intensity)(一)定義:三.磁場(chǎng)的邊界條件磁場(chǎng)高斯定律環(huán)路定理介質(zhì)磁性能方程 切向分量不連續(xù)連續(xù)連續(xù)不連續(xù)法向分量1.邊界兩側(cè) 線條數(shù)相等; 2.在界面上 線發(fā)生折射; 線條數(shù)相等? 線在界面上的折射( )本次作業(yè)：5.6 , 5.7 ,5.3 鐵磁質(zhì)起始磁化曲線二.鐵磁質(zhì)的磁化特性(一) B-H 非線性:線性非線性飽和r非常數(shù): ()11,最大值1(二)利用兩介質(zhì)

4、交界面上的法向分量連續(xù)條件，B可由霍爾探頭測(cè)得; 一.鐵磁質(zhì)研究的裝置及方法：“去磁”的方法磁滯回線(三) 的值還與磁化歷史有關(guān)BH不是單值關(guān)系矯頑力剩磁反復(fù)磁化發(fā)熱能量損耗(磁滯損耗或“鐵損”)磁滯現(xiàn)象, 隨H變化且與磁化歷史有關(guān)(四)鐵磁質(zhì)不同于一般順磁值主要在于： 存在剩磁現(xiàn)象 存在“居里點(diǎn)”溫度Tc: TM; TTc失去鐵磁性; (鐵:Tc=767 oC;鎳:Tc=357 oC)可用幅值遞減的高頻磁場(chǎng)去磁 三.鐵磁質(zhì)的磁化機(jī)制 為什么鐵磁質(zhì)有這么大的磁性?(一)磁疇(magnetic domain)理論:鐵磁質(zhì)特殊的微觀結(jié)構(gòu)原子間“電子自旋相互作用”磁疇形成許多自發(fā)均勻磁化的小區(qū)域線度

5、: 原子數(shù):10121015用量子力學(xué)理論解釋(二)用磁疇理論解釋鐵磁質(zhì)的磁化一定區(qū)域電子的磁矩自發(fā)地取向一致起始磁化:線性非線性飽和用晶粒結(jié)構(gòu)、磁疇體積和磁化方向解釋未磁化前剩磁和矯頑力消磁方法:震動(dòng),加熱,交流電磁滯損耗四.鐵磁質(zhì)的分類及其應(yīng)用(一)軟磁材料(二)硬磁材料(三)矩磁材料特征: 磁滯回線“瘦”；用途:交變電磁場(chǎng)中純鐵,硅鋼,坡莫合金(鐵78%+鎳22%)等特征: 磁滯回線“胖”；用途:制造永磁體鐵、鈷、鎳的合金等特征: 磁滯回線“矩形狀”；用途:制造存儲(chǔ)元件硬磁材料中的特例.例1一均勻密繞細(xì)螺繞環(huán),n = 103 匝/米,I=2安, 充滿 = 5 10 - 4特米/安 的磁介質(zhì). 求:磁介質(zhì)內(nèi)的【解】 沿切向;此磁介質(zhì)是鐵磁質(zhì);取環(huán)路L如圖,在L上各點(diǎn): 大小相等.鐵磁質(zhì)作鐵心可以大大加強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)路定理 應(yīng)用包圍芯導(dǎo)體介質(zhì)面上的總磁化電流 例2同軸電纜的芯是半徑為R的導(dǎo)體圓柱，有電流強(qiáng)度I均勻流過(guò)芯截面，并沿導(dǎo)電外壁流回。設(shè)芯和外壁間是磁導(dǎo)率為的均勻磁介質(zhì)，求（1）磁介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度矢量；（2）緊貼芯導(dǎo)體的磁介質(zhì)中的磁化電流?！窘狻浚?）應(yīng)用的環(huán)路定理 （2）緊靠芯導(dǎo)體表面的磁化強(qiáng)度矢量 例3簡(jiǎn)單磁路(magnetic circuit)令:磁通勢(shì)磁阻“磁導(dǎo)率”一詞的由來(lái)磁力線沿鐵走,也可以解釋為: 鐵的磁阻率空氣磁阻率電介質(zhì)(