电磁学通论教学PPT（共8章）Chapter5磁介质.pptxVIP

;第5章 磁介质 ;本章概述;铁磁质无疑是最重要的一类磁介质，本章对铁磁质磁性的非线性和磁滞性，以及硬磁材料和软磁材料均作了较详细描述，特别讨论了由高磁导率软磁材料构成的闭合磁路和含隙磁路，求解其中的 和气隙间的磁吸力； 本章最后论述了磁荷观点下的静磁学理论，并用来求出永磁球的退磁场，求出磁铁或电磁铁的磁吸力，以显示磁荷观点在求解此类问题时具有便捷、直观的优点。;5.1 磁化强度矢量 M 磁化电流 ;引言 — 铁芯的作用;介质磁化图象;在外磁场作用下，这两类介???却有着不同的响应机制， ;ΔV: ∑ pm ≠ 0 ;磁化强度矢量 M ;磁化面电流 磁化体电流;一般情形，表面层内的磁化强度 M 倾斜。 ;（2） 磁化体电流密度 j’;j’ 与 M 之关系的微分形式，;结语;5.2 永磁体的磁场 ;引言 — 磁化电流的磁效应;永磁材料;长磁棒;薄磁片;闭合磁环;开口磁环;永磁球;永磁体形状因子;典型永磁体的形状因子;【讨论】永磁椭球及其磁场 ;（2） 最终求出其磁化面电流密度为 i’(θ) = Mt (θ)= M0 cos θ’ 当a=b，有 cos θ’ = sin θ ， i’(θ) = M0 sin θ’ 这正是永磁球情形。 （3） 接着，借助圆线圈轴上B(z)公式，进行积分运算以求出椭球内 z 轴上的B(z)，z∈(-b, b)，可以预想这积分运算颇费心神。 （4） 结论是，椭球内沿轴B(z) 为一常矢量；外延扩展到轴外，确认 椭球内为均匀场。;5.3 介质场合恒定磁场规律 磁场强度矢量 H ;引言 — 磁介质问题的全貌; 比如，置于均匀外磁场B0中的一个介质球，通过其正弦型球面磁化电流所产生的附加场B’，而改变了整个空间的磁场分布，尤其在球外，;以磁感 B 表达恒定磁场规律;最终给出介质场合，以磁感 B 表达的通量定理和环路定理为;磁场强度矢量 H 的引入;对于磁场强度 H ，再作以下几点说明。;以磁场量 (B, H) 表达恒定磁场规律;细长永磁棒的 B , H;一般磁棒 B , H 图象 — 退磁场;内部 B 线簇呈枕形分布，其方向与 M0 一致或大体一致；而 H 线簇呈桶形弯曲，其方向与 M0 相反或大体相反。称此 H 场为退磁化场，简称退磁场，写作 Hd 。 两者穿越表面的状态不同。在端面，B 线畅通，端面邻近两侧的 B 线无异，视若无端面存在；而 H 线在端面两侧有明显变化，其方向相反，且疏密有异，外疏内密。在侧面，H 线畅通，视若无侧面存在；倒是 B 线，其方向有了偏折，因为侧面上有了面电流 i’。;对于永磁棒体内存在退磁场 Hd 一事，可作如下定性理解。; 对于经永磁棒表面，B 线与 H 线的不同表现，可由场的边值关系给出明确解释。对于永磁体，B，H 的边值关系为;【讨论】永磁体的退磁因子 ;（1） 闭合磁环，K’ = 0，Hd = 0，无退磁场。 （2） 薄磁片，K’ = 1，Hd = -M0，退磁场最强。 （3） 永磁球，K’ = 1/3，Hd = -M0 /3，退磁场居中。 （4） 一般磁棒，0 K’ 1，取决于宽长比 (d/l)，;5.4 介质磁化规律 ;引言;线性磁化规律——抗磁质 顺磁质;（1） 抗磁质 ;（2） 顺磁质 ;线性介质中 B-H 关系和 M-B 关系;然而对于抗磁质，情况变得微妙起来。鉴于迄今为止发现的抗磁质，其磁化率的绝对值远小于1，以致其相对磁导率μr为略小于1的正数，则由上两式，得B∥H，而M∥- H∥-B，即，M对B或H而言，均表现为抗磁性。 但是，在理论上并不排除出现具有强磁性抗磁质的可能，其χm 0，且| χm| 1，以致其相对磁导率μr为负数。如是，则按上两式，得B∥-H，而M∥B；这表明对磁场强度 H 而言，该介质的磁化表现为抗磁性，而对磁感强度 B 而言，该介质却表现出顺磁性。这似乎令人费解，这真是一个值得进一步琢磨的问题，试与大家共思之。 这个问题包含两点，一是从理论上审视，出现负磁导率μr 0的可能性；二是，在负磁导率介质中将呈现怎样奇异的电磁图景。其实，这里还涉及抗磁质的定义问题。;线性均匀介质中 j’-j0 之关系;应用 B、H 环路定理求出高度轴对称磁场; 试看上述结果中包含的柱面两侧B、H 的连续性，目前B、H皆沿表面切线方向。; 另一求解途径是从磁感 B 的环路定理出发，由传导电流 ∑I0 与磁化电流 ∑I’，求出B，再由通过线性关系求出H。具体推演如下。;磁化曲线的测量; 接着是测定反映介质个性的磁感，这可应用电磁感应定律。由一个反向电路和一组次级线圈来完成。 其左侧由一个分压电路和一个双刀反向开关组成，为闭合介质