大学物理第14章磁场中的磁介质.ppt

第14章 磁场中的磁介质 本章主要内容 §14.1 磁介质对磁场的影响 §14.2 原子的磁矩 §14.3 磁介质的磁化 §14.4 的环路定理 §14.5 铁磁质 §14.6 简单磁路 §14.1 磁介质对磁场的影响 §14.2 原子的磁矩 §14.3 磁介质的磁化 §14.4 H 的环路定理 §14.5 铁磁质 §14.6 简单磁路 4 磁屏蔽 把磁导率不同的两种磁介质放到磁场中，在它们的交界面上磁场要发生突变，引起了磁感应线的折射. 磁屏蔽示意图 §14.5 铁磁质 铁磁质在交变磁场中被磁化时，由于内部分子（磁畴）的反复运动，引起铁心发热而带来能量的损耗。 5 居里点 当 时，铁磁质的铁磁特性消失，成为顺磁质。 铁磁材料存在一个特定的温度——居里点 6 磁滞损耗 Fe：1040K，Co：1390K，Ni：630K。 磁化一个周期所产生的热量正比于磁滞回线的面积。 §14.6 简单磁路 1. 磁路的概念 导线边界构成的电流管称为电路；由铁磁质做成的闭合铁芯或接近闭合的铁芯的边界所构成的磁感应管称为磁路。 若一种介质是铁磁质，第二种介质是非铁磁质，即?r1很大，?r2?1，可推断?1?90?, ?2?0。 在第一种介质中磁感应线几乎平行于界面，而漏到第二种介质中的磁感应线就很稀少,表明 铁磁质具有把磁感应线集中在自己内部的性质 。 ?r2 ?r1 §14.6 简单磁路 如果线圈只绕在环的局部区域，会有少量磁感应线漏出环外，即所谓漏磁，仍可看作理想的闭合磁路。 环状铁芯上密绕线圈形成螺绕环，磁感应线都集中在环内，是一个理想的闭合磁路。 §14.6 简单磁路 环状铁芯常开一很小缺口，缺口处磁感应线会发生膨散，仍可作为理想闭合磁路处理。磁路是铁芯磁路和气隙磁路的串联，串联磁路。磁记录的磁头属于这种情形 。 并联磁路，线圈绕在铁芯的中间(c区)，由c区发出的磁感应线分成了两股，分别经过a区和b区，形成了两个闭合磁路。 a b c §14.6 简单磁路 2. 磁路定律 (magnetic circuit law) 磁路定律是将磁场的高斯定理和安培环路定理具体应用磁路写成与电路规律相似形式，套用电路概念得名。 电路电源电动势等于各段导体上电势降落之和 单回路磁路 Ri,?i,li,Si 为导体I 的电阻、电导率、长度、截面积 单回路电路 * * 第14章 磁场中的磁介质 第14章 磁场中的磁介质 磁介质是所有实物物质的统称。 物质由带电粒子（分子、原子）组成，原子中存在运动电荷，它们会受到磁场的作用。因此，磁场和磁介质会产生相互作用。 磁场和磁介质的相互作用相似于电场和电介质的相互作用，研究方法也是类似的。 电介质：极化 束缚电荷 极化强度 电位移磁介质：磁化 束缚电流 磁化强度 磁场强度 ? 磁介质 介质磁化后的 附加磁感强度 真空中的磁感强度 磁介质中的 总磁感强度 铁磁质 （铁、钴、镍等） 顺磁质 抗磁质 （铝、氧、锰等） （铜、铋、氢等） 弱磁质 §14.1 磁介质对磁场的影响 ? 磁化电流与附加磁场 磁化在宏观上表现为：磁介质表面产生一种束缚在介质内部的等效电流——磁化（面）电流，或束缚（面）电流。 束缚：分子中电子运动的集体表现。 （附加磁场） 总磁场： （外磁场） §14.2 原子的磁矩 总之，原子中每一个电子的运动（包括自旋）都产生一个磁矩，它的方向总是与电子的角动量反向。 ? 电子的磁矩 轨道角动量 电子绕原子核作圆周运动，等效于有电流 ，有磁矩： 自旋磁矩 自旋角动量 轨道磁矩 §14.2 原子的磁矩 由原子组成的分子，其中的电子磁矩的矢量和构成了分子的固有磁矩。 固有磁矩在外磁场中，会受到磁场的力矩作用： ? 分子固有磁矩 §14.2 原子的磁矩 原子分子 磁 矩 电子轨道磁矩 电子自旋磁矩 核自旋磁矩 讨论磁介质时，将原子分子等效于一个具有固有磁矩 的电流圈。 “分子电流” 模型 分子电流 小3个数量级（常略去） 分子圆电流和磁矩 无外磁场 顺 磁 质 的 磁 化 有外磁场 顺磁质内磁场 1 顺磁质和抗磁质的磁化 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 抗磁质内磁场 同向时 反向时 抗磁质的磁化 2 磁化强度 分子磁矩的矢量和 体积元 单位: 意义 磁介质中单位体积内分子的合磁矩. §14.3 磁介质的磁化 磁介质 1.磁化强度 2.磁化强度与磁化电流 极化强度与极化电荷 极化强度 对比电介质