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1、外磁场 +磁介质磁介质磁化产生磁化(束缚)电流0Br产生附加磁场 mBr空间总磁感强度 m0 BBB rrr +=磁场中的任何实物物质都称为磁介质。由于物质的分子（或原子）中存在着运动的电荷，所以磁介质将受到磁场的作用而处于一种特殊的状态，称为磁介质的磁化。反过来，被磁化的磁介质又会影响周围磁场的分布。物质的磁性(1) 顺磁质： 同方向，(3) 铁磁质：0m B,Brr0m0 BBBB +=(2) 抗磁质： 反方向，0m B,B rr0m0 BBBB 0m0 BBBB +=但： 0m BB rm顺磁质磁化0BM = mmmmm与 始终反向!0Bmfi热运动分子磁矩无规则排列， 不显磁性0m i
2、 = 分子产生附加磁场 B r0m i 分子进动产生的 小 ，略去很小B,Bfim同方向。0BB与, 时 00 =Br, 时 00 Br。 反向 与 0BB rr , 合场 BBB -= rrr 0 . 1+=因附加磁场与外磁场方向相同，所以磁介质内总磁感强度0BrmBrBrI磁介质的磁化(2) 抗磁性起源于分子附加磁矩的感应磁化：0BrmBrBrI抗磁质分子的固有磁矩为零。但在外磁场作用下，每一分子沿外磁场的反方向感应出附加磁矩，使磁介质被磁化，在磁介质表面产生磁化电流。抗磁质表面的磁化电流方向与顺磁质相反，产生的附加磁场方向与外磁场相反，所以磁介质内的总磁感强度为：0m0 BBBB 1，m
3、 0 ；(2) 抗磁质：r 1，m 1 ，且r ，m 都不是常数。但r 1，m 0 。2r0rrlId4Bdorrr = pmm无限长载流直导线： r2 IB r0pmm=磁场的能量密度： BH212 Bwr02= mm磁场强度及其环路定理（三）铁 磁 质铁磁质(1)在外磁场的作用下能产生很强的附加磁场。(2)外磁场停止作用后，仍能保持其磁化状态。铁磁质具有以下特点：(3)相对磁导率和磁化率不是常数，而是随外磁场的变化而变化；具有磁滞现象， 之间不具有简单的线性关系。HB rr、(4)具有临界温度Tc。在Tc以上，铁磁性完全消失而成为顺磁质，Tc称为居里温度或居里点。不同的铁磁质有不同的居里温
4、度Tc。纯铁：770C，纯镍：358C。居里铁磁质单晶磁畴结构示意图 多晶磁畴结构示意图在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子的自旋磁矩在小范围内(10-12 10-8 m3、1017 1021个原子)整齐排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域称为磁畴。在没有外磁场作用时，磁体体内磁矩排列杂乱，任意物理无限小体积内的平均磁矩为零,不呈磁性；铁磁性主要起源于电子的自旋磁矩。1、铁磁质的磁化机制Hr在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时的磁能将低于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果是自发磁化磁矩和外磁场成小角度的
5、磁畴处于有利地位，这些磁畴体积逐渐扩大，而自发磁化磁矩与外磁场成较大角度的磁畴体积逐渐缩小。随着外磁场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再继续增加磁场，所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列，这时磁化达到饱和。当铁磁质温度升高，达到“居里点”时，分子热运动加剧使磁畴被破坏。铁磁性消失，转为顺磁质。以充满铁磁质的螺线环为例，初级线圈接可变电源，次级线圈接磁通计。当初级线圈中的电流为I 时，磁介质内：nIHB,nIH r0r0 mmmm =铁磁质2、铁磁质的磁化规律GAR1 2K接磁通计把未磁化的均匀铁磁质充满一螺绕环，如图：线圈中通入电流(励磁电流)后
6、，铁磁质就被磁化。根据有介质时的安培环路定理，当励磁电流为I 时，环内的磁场强度：nIH =铁磁质铁芯中的B由磁通计上的次级线圈测出，这样，通过改变励磁电流，可得到对应的一组B和H的值，从而给出一条关于试样BH的关系曲线（磁化曲线）。使励磁电流从零开始，此时B=H=0，然后逐渐增大电流，以增大H 。测得B与H的对应关系如图所示：随H的增大，B先缓慢增大(OA段)，然后迅速增大(AB段)，过B点过后，B又缓慢增大(BC段)。O HrB m,HB ACBS从S开始，B几乎不随H的增大而增大，介质的磁化达到饱和。与S对应的HS称饱和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。 O HrB m,HB ACB
7、SHrm根据 ，可以求出不同H值对应的mr值，由此可见铁磁质BH显著的非线性特点。)/( HBr 0mm =(a)磁滞回线当铁磁质达到饱和状态后，缓慢地减小H，铁磁质中的B并不按原来的曲线减小，并且H=0时，B不等于0，具有一定值，这种现象称为剩磁。 -HcdHc-BrefBrcbBHaO要完全消除剩磁Br，必须加反向磁场，当B=0时磁场的值Hc为铁磁质的矫顽力。当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线为一闭合曲线磁滞回线。B的变化总落后于H的变化，称磁滞现象。在交变电流作用下，铁磁体被反复磁化，磁畴间因剧烈摩擦而
8、升温，使部分电能被损耗，转变为内能。这种能量损失叫做磁滞损耗。缓慢磁化过程，经历一次磁化过程损耗的能量与磁滞回线包围的面积成正比。铁磁体在交变磁化磁场的作用下，它的形状随之改变，叫做磁致伸缩效应。-HcdHc-BrefBrcbBHaOBHOBHO矫顽力很小(Hc102Am-1)，磁滞回线窄，所围的面积小，磁滞损耗小。软磁材料如纯铁、硅钢、坡莫合金、铁氧体等材料，适用于交变磁场中，常用作变压器、继电器、电动机、电磁铁和发动机的铁芯。矫顽力大，剩磁大、磁滞回线宽，所围的面积大，磁滞损耗大。(b)软磁材料(c)硬磁材料硬磁材料如碳钢、钨钢、铝镍钴合金等材料。磁化后能保持很强的磁性，适用于制成各种类型的永久磁铁。其磁滞回线接近于矩形，特点是剩磁Br接近饱和值BS。压磁材料具有较强的磁致伸缩效应，常用于制造超声波发生器。当矩磁材料在不同方向的外磁场磁化后，总是处于 和 两种剩磁状态，可作电子计算机的“记忆”元件。sB+ sB-HBo(d)矩磁材料
