介质的磁化解读.ppt

§ 2.4.2 磁介质的磁化 1）磁化强度定义 式中 是体积元ΔV内的任一分子磁矩。如在磁化介质中的体积元ΔV内，每一个分子磁矩的大小和方向全相同(都为 )， 单位体积内分子数是N， 则磁化强度为 研究物质的磁效应时，将物质称为磁介质。磁介质分子中 所有电子的运动等效于一个环形电流，称为分子电流，分 子电流的磁偶极矩称为分子磁矩。 1、磁介质的磁化 磁介质被磁化后，其内部和表面可能出现宏观电流分 布，称为磁化电流。 穿过整个闭合曲线的磁化电流 由斯托克斯定理得 在磁介质中作任意曲面，其边界为闭合曲线c 磁化电流体密度 磁化电流面密度 左为磁化电流示意图。磁介质磁化后将有磁化电流存在，它是由磁介质内分子电流的有序取向形成的。磁化电流也要产生磁场，从而影响原外磁场。 2）磁化电流 在磁介质表面取 则磁化电流 面密度为 2、 磁场强度及介质中的安培环路定理 在外磁场的作用下，磁介质内部有磁化电流，磁化电流和传导电流 都产生磁场，应将真空中的安培环路定理修改为： 令 磁场强度，单位是A/m(安培/米) 介质中的安培环路定理 与之相应的微分形式是 为自由电流密度 3、 磁介质的本构关系 对于线性、各向同性的均匀磁介质，有关系为 对于线性、各向同性的均匀磁介质，有关系为 对于线性、各向同性的均匀磁介质，有关系为 式中 是一个无量纲常数，称为磁化率，顺磁质的 ， 抗磁介质的 ，且这两类介质的 量级。 式中 是介质的相对磁导率，是一个无量纲数。而 ，是介质的磁导率，单位和真空磁导率相同，为H/m(亨/米)。 铁磁材料的 和 的关系是非线性的，且不是单值函数， 会出现磁滞现象，其磁化率 的变化范围很大，可以达到106量级。 磁导率为无限大的媒质称为理想导磁体。在理想导磁体中不可能存在磁场强度，因为由式 可见，将有无限大的磁感应强度。产生无限大的磁感应强度需要无限大的电流，因而需要无限大的能量，显然这是不可能的。 边界上磁场强度的切向分量是连续的，因此，在理想导磁体表面上不可能存在磁场强度的切向分量，即磁场强度必须垂直于理想导磁体表面。 ? ? ? H 导体磁导率很大时，可以近似为理想导磁体。 4、 磁介质中恒定磁场基本方程 微分形式 积分形式： 各向同性的均匀磁介质 例1、 半径为a、高为L的磁化介质柱(如图所示)，磁化强度为 ( 为常矢量，且与圆柱的轴线平行)，求磁化电流体密度Jm和磁化电流面密度JmS。 解：取圆柱坐标系的z轴和磁介质柱的中轴线重合， 磁介质的下底面位于z=0处，上底面位于z=L处。 例1、 半径为a、高为L的磁化介质柱(如图所示)，磁化强度为 ( 为常矢量，且与圆柱的轴线平行)，求磁化电流体密度Jm和磁化电流面密度JmS。 在界面z=0上， 在界面z=L上， 在界面r=a上， 在导电媒质中，设体密度为 的电荷在电场力作用下以平均速度为 v 运动，作用于体积元dV内的电荷的电场力为 在dt时间内电荷移动了 ，电场力所作的功为 2.4.3 媒质的传导特性 欧姆定律的微分形式 (线性各向同性导电媒质) 电场对体积元dV提供的功率为 r 此式就是焦耳定律的微分形式。 应该指出，焦耳定律不适用于运流电流。因为对于运流电流而言，电场力对电荷所作的功转变为电荷的动能，而不是转变为电荷与晶格碰撞的热能。 电场对单位体积提供的功率为 在导电媒质中消耗的功率为： 在线性各向同性导电媒质中： 表 3-1 常用材料的电导率 材 料 电导率σ/(S/m) 铁(99.98%) 107 黄铜 1.46×107 铝 3.54×107 金 3.10×107 铅 4.55×107 铜 5.80×107 银 6.20×10 硅 1.56×10-3 的材料称为理想导体 的材料称为理想的电介质 为一定值的材料称为导电媒质(或漏电媒质)