大学物理稳恒磁场课件.ppt

磁畴的几何线度从微米至毫米、体积约10-12m3 ，包含1017—1021个原子。无外磁场时、磁畴的磁矩排列杂乱无章，铁磁质宏观不显磁性。 量子理论指出：铁磁质中相邻原子由于电子轨道的交叠而产生一种“交换耦合效应”使原子磁矩能自发地有序排列，于是形成坚固的平行排列的大小不等的自发饱和磁化区。 2）铁磁质磁化解释： ①磁饱和： 加上外场后，铁磁质中总是有些磁畴内分子固有磁矩的取向与外场相同或相近。这些自发磁化方向与外场相同的磁畴的边界在外场的作用下将不断地蚕食扩大，而那些自发磁化方向与外磁方向不同的磁畴的边界就逐步缩小，故开始时磁化增长较慢，而后增长很快，直到所有磁畴被外场“同化”而达磁饱和。 mn段对应磁畴界壁快速跳跃移动、使一些缩小的磁畴消失，这是不可逆过程、引起了磁滞； na段对应留存的磁畴转向外磁场方向、直到饱和。 在起始磁化特性曲线中，Om段对应自发磁化区磁矩方向与外磁场方向相近的磁畴的扩大、自发磁化区磁矩方向与外磁场方向相反的磁畴的缩小； ?剩磁： 在退磁时，由于磁畴边界的移动是不可逆的，因此，磁化过程和退磁过程也是不可逆的。即在去掉外场后，磁畴在磁化过程中的某种排列可能被保留下来，这就是剩磁现象――振动和加热可以促进退磁也能证实这一点。 ?居里点： 30%的坡莫合金居里温度 tc = 70°C； 利用铁磁质具有居里温度的特点，可将其制作温控元件，如电饭锅自动控温。 原因是在高温下磁畴瓦解了。 如铁、钴、镍的居里点分别为770℃、1115℃、358℃。 磁介质达到某一温度时，铁磁性消失、介质显顺磁性,这一温度称为居里点。当温度低于 tc 时，又由顺磁质转变为铁磁质。 4、铁磁质的分类及其应用 1）硬磁质 磁滞回线较粗，剩磁很大，这种材料充磁后不易退磁，适合做永久磁铁。 如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。 可用在磁电式电表、永磁扬声器、耳机以及雷达中的磁控等。 2）软磁质 磁滞回线细长，剩磁很小。 象软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。 由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁材料制成。 3）非金属氧化物----铁氧体 磁滞回线呈矩形，又称矩磁材料，剩磁接近于饱和磁感应强度，具有高磁导率、高电阻率。 它是由Fe2O3和其他二价的金属氧化物（如NiO，ZnO等)粉末混合烧结而成。 可作磁性记忆元件。 ?退磁方法 1.加热法 当铁磁质的温度升高到某一温度时，磁性消失，由铁磁质变为顺磁质，该温度为居里温度 tc 。当温度低于 tc 时，又由顺磁质转变为铁磁质。 原因：由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧，提供了磁畴转向的能量，使铁磁质失去磁性。 2.敲击法 通过振动可提供磁畴转向的能量，使介质失去磁性。如敲击永久磁铁会使磁铁磁性减小。 3.加反向磁场 加反向磁场，提供一个矫顽力Hc ,使铁磁质退磁。 4.加交变衰减的磁场 B H o c t H o 使介质中的磁场逐渐衰减为 0 ，应用在录音机中的交流抹音磁头中。 §10-6　磁介质 10.6.1 磁介质的分类 物质受到磁场的作用产生磁性的现象叫磁化。 1、物质的磁化 设物质在磁场B0作用下产生磁场B/，则空间总磁场 相对磁导率 为磁介质的磁导率 介质中，总的磁感应强度与真空中的磁感应强度之比，定义为该磁介质的相对磁导率 与电介质的类比 所不同的是E/总是与E0反向，而B/则有可能与B0 反向，也可能与B0同向，且不同的介质其B/的大小差异很大。根据B/的方向及大小将磁介质分类为： 2、三类磁介质 顺磁质----均匀磁介质中B/与B0同方向、则BB0 ，相对磁导率 如锰、镉、铝等。 抗磁质----均匀磁介质中B/与B0反方向、则BB0 ，相对磁导率 如汞、铋、铜等 铁磁质---- BB0，?r很大且不是常数、具有所谓“磁滞”现象的一类磁介质。如铁、钴、镍及其合金等。 但在上述两类磁介质中B/B0,即B?B0 (亦即?r??)它们统称为弱磁物质。 10.6.2 抗磁质与顺磁质的磁化 1、分子磁矩： 若把分子看成一个整体，这种分子电流具有的磁矩，称为分子固有磁矩或称分子磁矩，用Pm表示。 矢量和 pm S 当没有外磁场作用时 ： 抗磁质分子：固有磁矩Pm = 0，∴∑ Pm = 0 介质不显磁性； 顺磁质分子：固有磁矩Pm≠ 0，由于热运动仍有 ∑Pm= 0也不显磁性。 2、外场 B0引起的附加磁矩ΔPm及附加磁场 B′ 的方向。 当有外磁场作用时，将引起分子磁矩的变化，在分子上产生附加磁矩ΔPm。 抗磁质的磁化