第11章磁场中的磁介质.pptVIP

（1）由于被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力等作用，当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形状，因而表现出来磁滞现象。 矩磁材料 磁滞回线呈矩形，在两个方向上的剩磁可用于表示二进制的“0”和“1” ，用于随机存取信息的存储器中。 三.铁磁质的微观结构 磁畴 铁磁 性主要来源于电子的自旋磁矩。按量子效应，自旋磁矩趋向能量较低的平行排列状态，即使没有外磁场，自旋磁矩也可以自发地形成一个个磁化区——磁畴 磁畴是自发的磁化区域。磁畴的体积约为10?12~10?8米3，其中含有约1017~1021个分子 。 每一磁畴中，各原子的排列很整齐，因此具有很强的磁性。但不同的磁畴排列方向彼此不同,所以没有外磁场时，各磁畴磁矩相互抵消，对外不显磁性. 磁畴 没有外磁场时： 加上外磁场 :在外磁场较弱时，自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的那些磁畴逐渐增大（畴壁位移）。在外磁场较强时，磁畴自发磁化方向作为一个整体，不同程度地转向外磁场方向。 演示动画：铁磁质的磁化 没有外磁场时 加外磁场时 加外磁场时 加外磁场时 加外磁场时 各磁畴磁矩取向趋于一致，且与外磁场方向相同，铁磁质会表现出很强的磁性。通常铁磁质产生的附加磁场要比外磁场要大好几个数量级。 （2） 铁磁质还具有磁致伸缩的性质，磁致伸缩是因磁畴在外磁场中的取向，改变了晶格间距而引起的。 （3）当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则排列；在临界温度（居里点）时，铁磁质完全变成了顺磁质。 用磁畴的观点解释铁磁体磁化过程的特性 （4）当各磁畴磁矩取向趋于一致，且与外磁场方向相同时，再增加外磁场强度，铁磁质产生的附加磁感应强度不再增加了，达到了磁饱和状态。 * * 第11章 磁场中的磁介质 1. 磁介质 磁化强度 2 . 有介质时的安培环路定理 磁场强度 3 . 铁磁质 重点： 磁介质对磁场的影响、 H的环路定理 内容： 难点： 抗磁质的磁化机理 11.1 磁介质 磁化强度 磁介质的磁化 观察铁芯对电磁感应的影响 使线圈中的磁通量大大增加 实验发现：如果在载流导线周围空间不是真空，而是充满某种各向同性的磁介质，则磁感应强度增加?r倍 ?r称为磁介质的相对磁导率 (1) ?r 1：顺磁质，如氧、铝、钨、铂、铬等。 (2) ?r 1：抗磁质，如氮、水、铜、银、金、铋等。 (3) ?r 1：铁磁质，如铁、钴、镍等 ?r = 0表示完全抗磁性，如超导体是理想的抗磁体 11.1.1 磁介质的三种类型 11.1.2 顺磁质和抗磁质磁化的微观机理 原子中的电子绕原子核以速率v 作半径为r的圆周运动——电子的轨道磁矩 演示动画：电子的轨道运动 （1）分子磁矩：m 原子中电子除了作绕核的轨道运动外，还有自旋，相应地有自旋磁矩 原子核也作自旋—核自旋磁矩 分子磁矩m是电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、核自旋磁矩的矢量和 分子磁矩磁效应总和等效一圆电流 （2）顺磁质——有固有磁矩（即通常情况下各磁矩矢量和不为零） 抗磁质——没有固有磁矩（即通常情况下各磁矩矢量和为零），在外磁场中会产生感应磁矩 （3）磁介质磁化 没有外磁场 顺磁质 在外磁场中 在无外磁场时，分子磁矩排列杂乱，宏观上不产生磁效应，温度越高顺磁效应越弱。 分子电流观点 分子环流 一个分子相当于一个环行电流 分子磁矩 无外磁场时，分子环流的取向杂乱无章，磁矩相互抵消 演示动画：磁化面电流 I0 I0 I/ I/ I/ 励磁电流 磁化电流 0 在外磁场中分子磁矩将不同程度地沿外磁场方向排列起来，在宏观上呈现出附加磁场，这个附加磁场的方向与外磁场方向相同，使介质中的磁感应强度增加。 顺磁场在外磁场中的磁化过程称为取向磁化。 对顺磁质B/与B0同向 则磁介质中的磁场为：B=B0+B/ 对抗磁质，以电子轨道磁矩为例 加上外磁场后，电子将受到洛伦兹力。简单起见，设电子轨道平面与磁场垂直。 （1）?与B同向时 此时洛伦兹力向心，设轨道半径不变，由洛伦兹力引起的??方向与?0同向,有?= ?0+ ??。可得??值，而??的方向与外磁场B同向，原有的磁矩m0有改变量为?m， ?m为附加磁矩，方向与外磁场B反向。 I （2）?与B反向时 此时洛伦兹力离心，设轨道半径不变，由洛伦兹力引起的??方向与?0反向,有?= ?0- ??，同样分析可得有同样的??值，且??的方向仍与外磁场B同向，原有的磁矩m0的改变量为?m， 附加磁矩?m方向还是与外磁场B反向。 －附加磁矩?m与B反向 I 以上只讨论?0与B平行的情况，理论上可证明，当两者成任何角度时， ??总与B同向，从而产生的附加磁矩?m总与B反向，抗磁质无固有磁矩，