大学物理电子教案-西安电子科技大学

《电磁学》多媒体教学课件西安电子科技大学理学院第六章——磁介质2第六章磁介质§1分子电流观点§2介质的磁化规律§3磁场的能量和能量密度第六章——磁介质3§1分子电流观点一磁介质的磁化1.磁介质的磁化机理每个分子等效一个圆电流pppmmlms00顺磁质抗磁质pm0磁畴mp轨道角动量对应的磁矩自旋角动量对应的磁矩铁磁质第六章——磁介质4§1分子电流观点由于分子磁矩的取向一致考虑到它们相对应的分子电流如长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质将被均匀磁化B均匀磁场螺线管截面mpI2.磁化强度VpMimiVΔlim0Δ磁化强度与磁化电流的关系：LlMInMjdˆ第六章——磁介质5§1分子电流观点二磁介质内的磁感应强度BBBo有磁介质时的总场是传导电流产生与介质有关的电流产生介质的相对磁导率顺磁质抗磁质铁磁质rBB0111rrr在介质均匀充满磁场的情况下第六章——磁介质6§1分子电流观点三有磁介质时的安培环路定理和高斯定理设：I0─传导电流I─磁化电流)(00内内IIlBLdlMILd000内磁介质I内00)(IlMBLdMBH0定义I0L1.安培环路定理第六章——磁介质7§1分子电流观点得：LIlH内0d•H的单位：•真空：00BHM，。A/m410Oe13奥斯特Oe（SGSM）A/m（SI）；MBH0磁场强度内00)(IlMBLd的环路定理H第六章——磁介质8§1分子电流观点•各向同性线性磁介质MBH0HBr0HBHMr）（1r0─磁导率令则有将代入得2.高斯定理0SBSd该结论对传导电流或介质中的磁化电流都适用。第六章——磁介质9§1分子电流观点解：由安培环路定理iiIldH内ldHIrHHdl2rIH2rIHBrr200rI例：一根长直单芯电缆的芯是一根半径为R的金属导体，它和导电外壁之间充满相对磁导率为r的均匀介质。今有电流I均匀地流过芯的横截面并沿外壁流回。求磁介质中磁感应强度的分布。第六章——磁介质10§2介质的磁化规律一磁化率和磁导率各向同性线性磁介质HHMrm1m介质的磁化率介质的相对磁导率顺磁质抗磁质铁磁质rBB0111rrr在介质均匀充满磁场的情况下第六章——磁介质11§2介质的磁化规律二顺磁质和抗磁质'0BBB无外磁场顺磁质的磁化分子圆电流和磁矩mI0B有外磁场sI第六章——磁介质12§2介质的磁化规律qv0B0,B同向时qv0,B反向时0B无外磁场时抗磁质分子磁矩为零0m'0BBB抗磁质内磁场F'mF'm'm'm抗磁质的磁化第六章——磁介质13§2介质的磁化规律三铁磁质存在一些小的均匀区域，同一磁畴内分子的磁矩的取向近似相同。磁化的过程中各磁畴的磁矩朝磁场方向取向，因而表现出很强的磁效应铁、钴、镍、镝等物质1.铁磁质结构这些小的区域称为磁畴。第六章——磁介质14§2介质的磁化规律——测量B与H的关系2.磁滞回线csrHB.......cHrBB..BH磁滞回线cHabcdefgo矫顽力剩余磁感应强度饱和磁感应强度磁滞现象：B滞后于H的变化sBrBNR=2πHI根据电流的测量再由式可得到H第六章——磁介质15§2介质的磁化规律磁滞回线csrHB.......cHrBB..BHabcdefgo铁磁质磁化过程中要消耗能量，此能量称为磁滞损耗实验上发现沿磁滞线经历磁滞回线所围的面积成正比。一次循环磁滞损耗与第六章——磁介质16不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。μ3.铁磁质的特性：1）磁导率HB，rB~Hr~HB和H不是线性关系。§2介质的磁化规律3）有剩磁、磁饱和及磁滞现象。2）有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强倍。101024~第六章——磁介质17§2介质的磁化规律4.磁性材料：应用：硅钢片，作变压器的铁芯。铁氧体（非金属）作高频线圈的磁芯材料。矩磁材料：作计算机中的记忆元件。特点：磁导率大，矫顽力小，磁滞回线窄。1）软磁材料特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大，磁滞回线宽。2）硬磁材料应用：作永久磁铁，永磁喇叭第六章——磁介质18§3磁场的能量和能量密度一、载流自感线圈所储存的能量1、载流自感线圈储存能量的实验验证载流自感线圈确实储存了能量。2、储能公式IRdtdILRIdtdILII2RdtILIdIIdt2tItRdtILIdIIdt0200221LIWm第六章——磁介质191、磁场能量的概念：磁场具有能量。这是磁场物质性的体现。2、磁场能量密度：设自感线圈为长直螺线管，则有：VHVInWm222212122212121BBHHwm二、磁场能量§3磁场的能量和能量密度《电磁学》多媒体教学课件西安电子科技大学理学院