静磁场中的磁介质电磁学.pptVIP

磁场强度H为使安培环路定理简化，不出现磁化电流，引入物理量－磁场强度H1单位：奥斯特1Oe=103/4?A/m2则有介质存在时磁场的安培环路定理3即磁场强度沿磁场中任一闭合回路L的环量，等于通过L所围面积的传导电流的代数和，与磁化电流无关。4有介质存在时磁场的安培环路定理的微分形式上式对磁场中任何闭合回路所围面积都成立，故有0102§6.3磁介质的磁化规律不同的磁介质的磁化情况不同，即M与H(或B)有一定的关系，这种关系可由实验来测定，称之为磁介质的磁化规律。磁介质M－H关系测量装置：将待测磁介质材料制成细圆环，在环上均匀密绕上导线，构成被介质充满的密绕螺绕环，通过对传导电流的测量，分别计算出磁介质中的H和B，最后确定磁介质的磁化强度M。物质磁性的分类抗磁性：顺磁性：铁磁性：亚铁磁性：反铁磁性：磁性材料的广泛应用现代文明社会离不开磁性材料描述材料性质的主要参数：内禀磁性：饱和磁化强度；居里温度；磁晶各向异性；磁致伸缩系数；技术磁性：磁导率；矫顽力；剩余磁化强度；损耗；04030102永磁材料；（硬磁材料）经外磁场磁化去掉磁场后，能长时间保留其较高剩余磁化强度且不易受外界干扰的强磁材料。主要用来提供一个稳定的有一定强度和分布的磁场。软磁材料：矫顽力很低，既容易被外场磁化，又容易退磁的强磁材料。主要用于电磁能的转换。分类：非铁磁性各向同性磁介质M和H之间满足线性关系：磁介质性能方程：其中χm为磁化率或磁化系数，μ=χm＋1称为介质的相对磁导率。该类磁介质可分为三类：真空：M=0，顺磁介质：抗磁介质：图6.2顺磁效应图6.3抗磁效应其中χm和μ均为对称二阶张量非铁磁性各向异性磁介质，M和H之间满足线性关系：χm很大，M和H之间关系同磁化历史有关。类似于铁电体的电滞回线，铁磁质有磁滞回线。铁磁性磁介质的磁化规律logo图6.4硬磁材料(a)和软磁材料(b)的磁滞回线3、介质磁化的微观机制经典解释分子固有磁矩：分子内全部电子磁矩矢量和，其中电子磁矩包括轨道磁矩和自旋磁矩。01顺磁效应：若分子固有磁矩不为0，无外磁场时，分子热运动使各分子的磁矩取向不同，宏观磁矩为0。有外磁场时，分子受磁力矩作用有顺着外场排列的趋势，产生与外场方向一致的磁化强度。01抗磁效应：无外磁场时，分子固有磁矩为0。在外磁场作用下，分子中每个电子的轨道运动受影响，而引起附加轨道磁矩；它总与外场反向，产生与外场方向相反的磁化强度。01铁磁效应：主要来源于电子的自旋磁矩。无外磁场时，铁磁质中电子自旋磁矩小范围内自发排列形成自发磁化区－磁畴，具有很强的磁化强度，但各磁畴方向不同，不显示宏观磁性。在外磁场作用下，磁化方向与外磁场接近的磁畴会扩大疆界，直至饱和，介质显示很强的宏观磁性。§6.4边值关系与唯一性定理在求解包含不同性质的磁介质体系时，需要知道磁介质界面上磁场的边值关系。1或B2n＝B1n3介质边界面两侧B的法线分量连续26.4.1边值关系：图6.5B的法线方向分量连续介质分界面两侧H的切线分量连续或若介质分界面上无传导电流（i0＝0），则01分界面两侧磁感应强度与法线方向夹角的正切之比等于两侧磁导率之比。分界面两侧磁场强度与法线方向夹角的正切之比等于两侧磁导率之比。02各向同性的均匀磁介质中磁感应曲线与磁场强度曲线具有相同的构形。不同的各向同性均匀介质界面的存在，并不改变B曲线和H曲线的相同构形分布。介质分界面两侧磁场B的方向关系6.4.2磁场的唯一性定理§6.4.2磁场的唯一性定理当磁场中有磁介质时，事先难以确定磁化电流分布，因而不便直接由毕－萨定律计算磁场。唯一性定理保证，由高斯定理、安培环路定理及B～H关系，加上必要的附加条件，就可以唯一确定静磁场。附加条件如下：（1）各向同性磁介质的磁导率及区域分布情况给定，也可以出现非均匀性和界面，给定磁导率函数及分布。（2）磁场的传导电流的分布情况传导电流密度函数给定。（3）磁场可以分布于整个空间；或有限空间内，边界面上的B、H法线方向分量给定。几种有磁介质的磁场解讨论01各向同性均匀磁介质充满整个磁场空间由磁场的环路定理和毕奥萨伐尔定律可推导出：02不同的各向同性均匀磁介质分区域分布而介质分界面与B平行的情况。0102此时，有图6.6分区均匀介质的高斯定理图6.7直流电流和磁介质圆环R4R1μ2μ1图6.8同轴长直导体圆筒面电流中的磁介质均匀分区分布