10-5磁介质.

10-5磁介质一、磁介质的分类1、磁介质——能与磁场产生相互作用从而影响磁场的物质。2、磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化，磁介质被磁化后，要产生磁化电流，从而产生一个附加磁场。BBBo附加磁场0BBrr03、磁介质的分类B根据的大小和方向可将磁介质分为三大类（1）顺磁质0BB10BBr（2）抗磁质0BB10BBr（3）铁磁质0BB1r锰、铬、铂等都属于顺磁质。水银、铜、银、金、锌等都属于抗磁质。铁、钴、镍以及这些金属的合金，铁氧体等都属于铁磁质铁磁质是强磁性材料！弱磁性材料二.顺磁质与抗磁质的磁化分子磁矩轨道磁矩自旋磁矩——电子绕核的轨道运动——电子本身自旋等效于圆电流——分子电流1、顺磁质的取向磁化分子的固有磁矩不为零0m无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。分子磁矩0m无外磁场顺磁质的磁化0B有外磁场sI'0BBB顺磁质内磁场sIsI2、抗磁质及其磁化分子的固有磁矩为零0m轨道磁矩自旋磁矩——电子绕核的轨道运动——电子本身自旋相互抵消+-mm轨道磁矩自旋磁矩+-mm轨道磁矩自旋磁矩B附加磁矩fm+-mm轨道磁矩自旋磁矩Bf附加磁矩m定义:磁化强度1mAVmM三、磁化强度Is——磁化电流js——沿轴线单位长度上的磁化电流（磁化面电流密度）ssssjlSlSjVmMMlSjSIm磁化强度M在量值上等于磁化面电流密度。sIsjS取如图所示的积分环路abcda:sslIabjabMldM磁化强度对闭合回路L的线积分，等于穿过以L为周界的任意曲面的磁化电流的代数和。四、有磁介质的安培环路定理和高斯定理1、磁化强度与磁化电流的关系sjSsIbadcsIIbadcLLsIIldB)(0LsLIldMldMIldBLLL00LLIldMB)(0MBH0定义磁场强度2.有磁介质的安培环路定理LLIldH在稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径的线积分（即环流）等于包围在环路内各传导电流电流的代数和，而与磁化电流无关。HMm介质的磁化率—mMBH0HBm0H)(Bm10r介质的磁导率r0LLIldHHHBr0SB0B2.磁介质中的高斯定理0sosSd)BB(SdB通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量为零磁介质中的高斯定理无论是导线中的传导电流产生的磁场的磁感应线，还是磁化电流产生的磁场的磁感应线，都是无头无尾的闭合曲线，因此，有了磁介质之后，穿过闭合曲面的磁通量仍然是等于零的。真空中静电场的高斯定理电介质中静电场的高斯定理真空中静电场的环路定理电介质中静电场的环路定理真空中稳恒磁场的安培环路定理真空中稳恒磁场的高斯定理磁介质中稳恒磁场的高斯定理SqSdE0SqSdD0EDr0LldE0LldE0LIldB0磁介质中稳恒磁场的安培环路定理LIldH0HBr0SSdB0SSdB0例1一环形螺线管，管内充满相对磁导率为μr的磁介质。每匝线圈的电流强度为I，总匝数为N。求：环内的磁场强度和磁感应强度rNIH2rNIHBrr200rHldHL2NI解：rO例2一无限长载流圆柱体，半径为R，通有电流I，设电流I均匀分布在整个横截面上。柱体的相对磁导率μr，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。IR0解：RrrHldHL2IIRr2222RIrH202RIrBrrr在分界面上H连续,B不连续RrIrH2rIH2rIB20IRH0rrHRrRI2OBRrRI2ORI200B真空中的磁感应强度0Br充入磁介质后的磁感应强度例3、长直同轴电缆由两同心导体组成，内层是半径为R1的导体圆柱，相对磁导率为r1，外层是半径分别为R2、R3的导体圆筒，相对磁导率也为r1，两导体内的电流等值反向，电流强度为I，两导体间充满相对磁导率为r2的磁介质，求各个区域的磁感应强度B。R1R2R31r1r2rR1R2R31r1r2r21102RIrBr1RrrIBr22021RrR32RrR])()([2222322201RRRrIIrBr3Rr0B1、磁化曲线装置：环形螺绕环;铁磁质Fe,Co,Ni及稀钍族元素的化合物，能被强烈地磁化实验测量B,如用感应电动势测量或用小线圈在缝口处测量；H~rHBor由得出曲线铁磁质的不一定是个常数，它是的函数Hr五、铁磁质RNIH2原理:励磁电流I;用安培定理得HRIIH~rH~BHr,B初始磁化曲线a..bcdBOH..SBSHe..rBfCHSB.SH矫顽力CH饱和磁感应强度磁滞回线剩磁rB2、磁滞回线HBcHcHrBSBB的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应。每个H对应不同的B与磁化的历史有关。磁滞回线--不可逆过程在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做换能器，在超声及检测技术中大有作为。3.磁畴单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子的自旋磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域称为磁畴。单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图在没有外磁场作用时，磁体体内磁矩排列杂乱，任意物理无限小体积内的平均磁矩为零。H在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时的磁能将低于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果是自发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于有利地位，这些磁畴体积逐渐扩大，而自发磁化磁矩与外磁场成较大角度的磁畴体积逐渐缩小。随着外磁场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再继续增加磁场，所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列，这时磁化达到饱和。H由于铁磁质中存在杂质和内应力，因此，当磁畴在磁化和退磁过程中作不连续的体积变化和转向时，磁畴并不能按原来的规律逆向退回到原来的状态，因而会出现磁滞和剩磁现象。当铁磁质受到强烈的震动或处于高温之下时，磁畴可能会瓦解，铁磁质的铁磁性质就会消失。居里发现：任何铁磁质都存在一个特定的温度，当铁磁性质的温度高于此温度时，磁畴将全部瓦解，铁磁质就会转化为顺磁质。这个温度称为居里点。铁、钴、镍的居里点分别为1040K、1390K和630K。4铁磁性材料HBO软磁材料不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.软磁材料作变压器的。纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小。可用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。(1)软磁材料HBO硬磁材料(2)硬磁材料——作永久磁铁钨钢，碳钢，铝镍钴合金矫顽力(Hc)大（102A/m)，剩磁Br大，磁滞回线的面积大，磁滞损耗大。还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。HBO矩磁铁氧体材料(3)矩磁材料——作存储元件Br=BS，Hc不大，磁滞回线是矩形。用于记忆元件。锰镁铁氧体，锂锰铁氧体例．如图所示，用实线1和虚线2分别表示两种不同铁磁质的磁滞回线，哪一种用来制造永磁铁较为合适？哪一种用来制造电磁铁较为合适[]A、1和2都适用来制造永磁铁B、1和2都适用来制造电磁铁C、1适用制造电磁铁，2适用制造永磁铁D、1适用制造永磁铁，2适用制造电磁铁C