高二物理競賽磁場中的磁介質(zhì)課件

8.7.1磁介質(zhì)8.7磁場中的磁介質(zhì)磁介質(zhì)——能與磁場產(chǎn)生相互作用的物質(zhì)磁化——磁介質(zhì)在磁場作用下所發(fā)生的變化（1）順磁質(zhì)（3）鐵磁質(zhì)（2）抗磁質(zhì)根據(jù)的大小和方向可將磁介質(zhì)分為三大類附加磁場磁導(dǎo)率——描述不同磁介質(zhì)磁化后對外磁場的影響1.磁介質(zhì)及其分類2.順磁質(zhì)與抗磁質(zhì)的磁化分子磁矩軌道磁矩自旋磁矩——電子繞核的軌道運動——電子本身自旋等效于圓電流——分子電流(1)順磁質(zhì)及其磁化分子的固有磁矩不為零無外磁場作用時，由于分子的熱運動，分子磁矩取向各不相同,產(chǎn)生的磁場互相抵消整個介質(zhì)不顯磁性。分子磁矩

有外磁場時，分子磁矩要受到一個力矩的作用，使分子磁矩轉(zhuǎn)向外磁場的方向。

分子磁矩產(chǎn)生的磁場方向和外磁場方向一致，順磁質(zhì)磁化結(jié)果，使介質(zhì)內(nèi)部磁場增強(qiáng)。(2)抗磁質(zhì)及其磁化分子的固有磁矩為零在外磁場中，抗磁質(zhì)分子會產(chǎn)生附加磁矩電子繞核的軌道運動外磁場作用下產(chǎn)生附加磁矩電子的附加磁矩總是削弱外磁場的作用。抗磁性是一切磁介質(zhì)共同具有的特性?？偱c外磁場方向反向S3.磁介質(zhì)中的高斯定理通過磁場中任一閉合曲面的總磁通量為零磁介質(zhì)中的高斯定理

在穩(wěn)恒磁場中，磁場強(qiáng)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(nèi)各傳導(dǎo)電流電流強(qiáng)度的代數(shù)和，而與磁化電流無關(guān)。8.7.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理

例1一長直螺線管，管內(nèi)充滿磁導(dǎo)率為μ的磁介質(zhì)。電流強(qiáng)度為I。單位長度上的導(dǎo)線匝數(shù)為n。

求：管內(nèi)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度...............

由介質(zhì)中安培環(huán)路定理解：例2一環(huán)形螺線管，管內(nèi)充滿磁導(dǎo)率為μ的順磁質(zhì)。環(huán)的橫截面半徑遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑。單位長度上的導(dǎo)線匝數(shù)為n。

求：環(huán)內(nèi)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度解：

例3一無限長載流圓柱體，通有電流I，設(shè)電流

I

均勻分布在整個橫截面上。柱體的磁導(dǎo)率為μ，柱外為真空。求：柱內(nèi)外各區(qū)域的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：IR在分界面上H

連續(xù),B

不連續(xù)IR1.磁化曲線裝置：環(huán)形螺繞環(huán);鐵磁質(zhì)Fe,Co,Ni及稀釷族元素的化合物，能被強(qiáng)烈地磁化實驗測量B,如用感應(yīng)電動勢測量或用小線圈在縫口處測量；由得出曲線鐵磁質(zhì)的不一定是個常數(shù)，它是的函數(shù)8.7.3

鐵磁質(zhì)原理:

勵磁電流I;

用安培定理得H初始磁化曲線.......矯頑力飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁滯回線剩磁2.磁滯回線B的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)。每個H對應(yīng)不同的B與磁化的歷史有關(guān)。磁滯回線--不可逆過程在交變電流的勵磁下反復(fù)磁化使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。鐵磁體于鐵電體類似；在交變場的作用下，它的形狀會隨之變化，稱為磁致伸縮（10-5數(shù)量級）它可用做換能器，在超聲及檢測技術(shù)中大有作為。3.磁疇

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”，使得在無外磁場作用時，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”多晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖顯示磁疇結(jié)構(gòu)的鐵粉圖形純鐵硅鐵鈷三種鐵磁性物質(zhì)的磁疇Si-Fe單晶(001)面的磁疇結(jié)構(gòu)箭頭表示磁化方向臨界溫度(鐵磁質(zhì)的居里點)

每種磁介質(zhì)當(dāng)溫度升高到一定程度時，由高磁導(dǎo)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２煌F磁質(zhì)具有不同的轉(zhuǎn)變溫度如：鐵為1040K，鈷為1390K，鎳為630K

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。(3)有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。鐵磁質(zhì)的特性(2)有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時可以使磁場增強(qiáng)102~

104倍。(4)溫度超過居里點時，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。(1)磁導(dǎo)率μ不是一個常量，它的值不僅決定于原線圈中的電流，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。

B

和H

不是線性關(guān)系。4.鐵磁質(zhì)的分類及其應(yīng)用軟磁材料作變壓器的。純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大，矯頑力(Hc)小，磁滯回線的面積窄而長，損耗?。℉dB面積?。?。還用于繼電器、電機(jī)、以及各種高頻電磁元件的磁芯、磁棒。(1)軟磁材料(2)硬磁材料——作永久磁鐵鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金(3)矩磁材料——作存儲元件Br=BS

，Hc不大，磁滯回線是矩形。用于記憶元件，當(dāng)+脈沖產(chǎn)生H>HC使磁芯呈+B態(tài)，則–脈沖產(chǎn)生H<–

HC