罗益民大学物理之第12章磁场中磁介质.ppt

B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应。每个H对应不同的B与磁化的历史有关。 磁滞回线--不可逆过程 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。 下面是铁磁质在外磁场磁化过程的示意图： （1）根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。 这些区域称为“磁畴” 多晶磁畴结构 示意图 二、铁磁质内的磁畴结构 （2）在外磁场作用下，磁畴发生变化。分两步： A 外磁场较弱时，凡磁矩方向与外磁场相同或相近的磁畴都要扩大（畴壁向外移动）。 B 外磁场较强时，每个磁畴的磁矩方向都程度不同地向外磁场方向靠拢（即取向）。 外磁场越强，取向作用也越强。 此上两种变化都导致单位物理小体积内磁矩矢量和（即磁化强度M从零逐渐增大，其方向与外场相同。外磁场越强， M也越强，这便是起始磁化曲线的成因。 箭头指向表示磁畴方向。 * 12-1 磁介质 磁化强度 磁介质——能与磁场产生相互作用的物质 磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化 一、 物质磁性的概述 第十二章 磁场中的磁介质 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I 无磁介质时： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R I 磁介质 锰、铬、氮气---- 银、铜、氢…. 铁、钴、镍及其合金 充有磁介质， 有三种情况 1） 2） 3） 此种磁介质称 为顺磁质 此种磁介质称 为抗磁质 此种磁介质称 为铁磁质 （1）顺磁质 （3）铁磁质 （2）抗磁质 根据 的大小和方向可将磁介质分为四大类 附加磁场 二、分子电流与分子磁矩 分子磁矩 轨道磁矩 自旋磁矩 ——电子绕核的轨道运动 ——电子本身自旋 等效于圆电流——分子电流 分子磁矩在外磁场中受到 磁力矩，使它向磁场方向 偏转，且按统计规律取向 分子电流所对应的磁矩在 外磁场中的行为决定介质 的特性。 轨道角动量与磁矩的关系： 电子磁矩受到力矩 角动量定理 绕磁场进动附加一磁矩 与外场 反向。 1、顺磁质 分子的固有磁矩不为零 无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。 三、磁化质的顺磁性与抗磁性 有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用，使分子磁矩转向外磁场的方向。 分子磁矩产生的磁场方向和外磁场方向一致，顺磁质磁化结果，使介质内部磁场增强。 指出一点：附加磁矩 与 相比要小得多， 相差两个数量级。因此磁介质中的 磁场是加强了。 （顺磁质） 充满磁介质的螺绕环截面图: I 激起外磁场的电流 I分 分子电流 ?I ′ 由转向排列引起的束缚电流 由于分子的无规则热运动,分子的固有磁矩取向杂乱无章，宏观上不显磁性。 ??? 接通电源，螺绕环的内的磁介质出现一恒定外磁场。??? 在顺磁质中截取任一体积元 ， 模拟它在没有外磁场作用时， 分子的无规则热运动： 2、抗磁质 分子的固有磁矩为零 在外磁场中，抗磁质分子会产生附加磁矩 电子绕核的轨道运动电子本身自旋 外磁场场作用下产生附加磁矩 电子的附加磁矩总是削弱外磁场的作用。 抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。 总与外磁场方向反向 3.介质磁化的过程如下： 在外场中 在外场中 顺磁质 抗磁质 定义:磁化强度 四、磁化强度与磁化电流 Is——磁化电流 ?s——沿轴线单位长度上的磁化电流 （磁化面电流密度） 磁化强度M在量值上等于磁化面电流密度。 式中： 为磁化强度 为介质表面外法线的单位矢。 a b c d 取如图所示的积分环路abcda: 磁化强度对闭合回路L的线积分，等于穿过以L为周界的任意曲面的磁化电流的代数和。 S 一、磁介质中的高斯定理 通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量为零 磁介质中的高斯定理 12-2 介质中的磁场 磁场强度 二、磁介质中的安培环路定理 定义磁场强度 在稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径的线