磁介質(zhì)的磁化磁化電流磁化強(qiáng)

會(huì)計(jì)學(xué)1磁介質(zhì)的磁化磁化電流磁化強(qiáng)2§1磁介質(zhì)及其分類一、磁介質(zhì)的分類二、磁介質(zhì)的磁化磁化電流三、磁化強(qiáng)度第1頁/共37頁3介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率順磁質(zhì)抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)§1磁介質(zhì)及其分類一、磁介質(zhì)的分類介質(zhì)對(duì)場(chǎng)有影響總場(chǎng)是傳導(dǎo)電流產(chǎn)生與介質(zhì)有關(guān)的電流產(chǎn)生>>在介質(zhì)均勻充滿磁場(chǎng)的情況下第2頁/共37頁4二、磁介質(zhì)的磁化磁化電流1.分子電流分子磁矩磁偶極子每個(gè)分子等效一個(gè)圓電流順磁質(zhì)抗磁質(zhì)磁疇軌道角動(dòng)量對(duì)應(yīng)的磁矩自旋角動(dòng)量對(duì)應(yīng)的磁矩鐵磁質(zhì)第3頁/共37頁52.磁化的微觀解釋1)順磁性方向與方向相同2)抗磁性分子中電子軌道角動(dòng)量的旋進(jìn)電子軌道磁矩受磁力矩方向垂直紙面向內(nèi)軌道角動(dòng)量繞磁場(chǎng)旋進(jìn)電子附加一個(gè)與磁感強(qiáng)度相反的磁矩(只有順磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)才具有順磁性)(所有介質(zhì)均具有抗磁性)第4頁/共37頁63.磁化電流由于分子磁矩的取向一致考慮到它們相對(duì)應(yīng)的分子電流如長(zhǎng)直螺線管內(nèi)部充滿均勻的各向同性介質(zhì)將被均勻磁化均勻磁場(chǎng)螺線管截面視頻安培表面電流第5頁/共37頁7三、磁化強(qiáng)度

1.磁化強(qiáng)度2.磁化強(qiáng)度與磁化電流的關(guān)系極化強(qiáng)度對(duì)比電介質(zhì)第6頁/共37頁8

推導(dǎo)：Li分S磁介質(zhì)S分放大穿過L所圍曲面S的磁化電流則套住dl的分子電流：設(shè)分子濃度為n，第7頁/共37頁9介質(zhì)表面磁化電流密度：選磁化面電流密度第8頁/共37頁103.磁化規(guī)律各向同性線性磁介質(zhì)介質(zhì)的磁化率對(duì)比電介質(zhì)極化率第9頁/共37頁11§2有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的規(guī)律一、有介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理二、環(huán)路定理的應(yīng)用舉例

三、磁場(chǎng)的界面關(guān)系*靜磁屏蔽第10頁/共37頁12一、有介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理考慮到磁化電流（1）式則需加以修正第11頁/共37頁13設(shè)：I0─傳導(dǎo)電流I─磁化電流磁介質(zhì)I定義I0L第12頁/共37頁14得：H的單位：真空：奧斯特Oe（SGSM），A/m

（SI）；磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)路定理第13頁/共37頁15各向同性線性磁介質(zhì)─磁導(dǎo)率令則有將代入得對(duì)比各向同性線性電介質(zhì)第14頁/共37頁16二、環(huán)路定理的應(yīng)用舉例例1介質(zhì)中閉合回路L所套連的磁化電流為：證：L任取且可無限縮小故I0=0處I=0L磁介質(zhì)無傳導(dǎo)電流處也無磁化電流證明在各向同性均勻磁介質(zhì)內(nèi)第15頁/共37頁17例2一充滿均勻磁介質(zhì)的密繞細(xì)螺繞環(huán)，求：磁介質(zhì)內(nèi)的解：取回路如圖，設(shè)總匝數(shù)為N細(xì)螺繞環(huán)第16頁/共37頁18代入數(shù)據(jù)第17頁/共37頁19討論：設(shè)想把這些磁化面電流也分成每米103匝，相當(dāng)于分到每匝有多少？>>2(A)充滿鐵磁質(zhì)后>>第18頁/共37頁20三、磁場(chǎng)的界面關(guān)系*靜磁屏蔽由可得

B1n=B2n(1)設(shè)界面無傳導(dǎo)電流，由可得

H1t=H2t(2)即(2)＇12121212第19頁/共37頁21在1很大的介質(zhì)1中，線幾乎平行界面，這就是鐵磁質(zhì)中線沿鐵芯延續(xù)的情形若，則，當(dāng)時(shí)，12121>>22190°2第20頁/共37頁22B內(nèi)R2R1鐵管（板面）*靜磁屏蔽計(jì)算表明：

t=1cm時(shí)，k=0.5%。屏蔽系數(shù)若

t=0.1cm時(shí)，k=5%；則

精密探頭、顯象管…都需要磁屏蔽第21頁/共37頁23§3鐵磁質(zhì)一、鐵磁質(zhì)的宏觀性質(zhì)二、鐵磁性起因三、磁致伸縮第22頁/共37頁24一、鐵磁質(zhì)的宏觀性質(zhì)1.r

1可使原場(chǎng)大幅度增加2.r與磁化歷史有關(guān)B-H

非線性裝置起始磁化曲線第23頁/共37頁253.磁滯現(xiàn)象---剩磁---矯頑力去磁？視頻磁滯回線第24頁/共37頁264.居里溫度二、鐵磁性起因量子理論

磁疇--電子的自旋磁矩可以不靠磁場(chǎng)而取得一致的方向。各種材料磁疇的線度相差較大。一個(gè)磁疇中約有1012--1015個(gè)原子。

居里點(diǎn)順磁質(zhì)鐵7670C鎳3570C演示巴克豪森現(xiàn)象演示居里溫度第25頁/共37頁27三、磁致伸縮—

磁致伸縮長(zhǎng)度相對(duì)改變約10-5量級(jí)溫下可達(dá)10-1某些材料在低磁致伸縮有一定固有頻率化頻率和固有頻率一致時(shí)發(fā)生共振當(dāng)外磁場(chǎng)變可用于制作激振器、超聲波發(fā)生器等第26頁/共37頁

根據(jù)現(xiàn)代理論，鐵磁質(zhì)相鄰原子的電子之間存在很強(qiáng)的“交換耦合作用”使得在無外磁場(chǎng)作用時(shí)電子自旋磁矩能在小區(qū)域內(nèi)自發(fā)地平行排列形成自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域這些區(qū)域稱為“磁疇”

用磁疇理論可以解釋鐵磁質(zhì)的磁化過程、磁滯現(xiàn)象、磁滯損耗以及居里點(diǎn)1892年羅辛格首先提出磁疇的形成是由于磁偶極子間非磁性的相互作用*深入認(rèn)識(shí)磁疇第27頁/共37頁1926年海森堡用量子力學(xué)中的交換力解釋了磁偶極子間相互作用的起源第28頁/共37頁1935年朗道和栗佛希茲從磁場(chǎng)能量的觀點(diǎn)說明了磁疇的成因第29頁/共37頁純鐵硅鐵鈷磁疇第30頁/共37頁Si-Fe單晶(001)面的磁疇結(jié)構(gòu)箭頭表示磁化方向0.1mm第31頁/共37頁單晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖多晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖第32頁/共37頁磁滯損耗

在交變電磁場(chǎng)中鐵磁質(zhì)的反復(fù)磁化將引起介質(zhì)的發(fā)熱稱為磁滯損耗

實(shí)驗(yàn)和理論都可以證明磁滯損耗和磁質(zhì)回線所包圍的面積成正比BH第33頁/共37頁磁性材料：軟磁材料BH

應(yīng)用：硅鋼片作變壓器、電機(jī)、電磁鐵的鐵芯鐵氧體（非金屬）作高頻線圈的磁芯材料

特點(diǎn)：磁導(dǎo)率大矯頑力小容易磁化也容易退磁磁滯回線包圍面積小磁滯損耗小第34頁/共37頁

特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大矯頑力大